عنوان پایان‌نامه
توسعه داربست های سه بعدی دارای کانال های کنترل شده جهت بهبود انتقال اکسیژن در مهندسی بافت استخوان
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - زیست پزشکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 298615
- تاریخ دفاع
- ۰۱ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- زهرا الهی
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی, هادی تابش
- چکیده
- چکیده در مهندسی بافت با استفاده از اصول و روش‌های مهندسی و علوم زیستی، دستیابی به بافت زنده در شرایط آزمایشگاهی و نیز احیاء بافت در درون بدن امکانپذیر است. در حوزه مهندسی بافت، ویژگیهای داربست سه بعدی از جمله معماری داربست، جهت بهینه کردن شرایط بیولوژیکی و مکانیکی، اهمیت بالایی دارد. در داربستهای با سایز تقریبا بزرگ، رساندن مواد غذایی و اکسیژن به نواحی مرکزی داربست یک چالش اصلی است. در این زمینه، یک داربست سه بعدی متخلخل از جنس ابریشم طراحی گردید تا افزایش انتقال اکسیژن به سلولهای استخوانی کشت داده شده بر داربست را بهبود ببخشد. در این طراحی، داربست شامل پانزده کانال عمودی موازی به قطرهای µm500 و µm1000 بوده که قطر و فاصله کانال‌ها تحت کنترل میباشد. داربستهای سه-بعدی ابریشمی دارای کانال با دو قطر متفاوت طبق روش ورود سیم، ساخته شد و تحقیقات برای یافتن سایز بهینه قطر کانال صورت گرفت. جهت بررسی ویژگیهای ساختاری داربستهای توسعه‌یافته، عکس‌برداری الکترونی میکروسکوپی قبل و بعد از کشت درون سیستم استاتیک، انجام شد و حفره های موجود در ساختار به صورت متصل به یکدیگر و در رنج سایزهای µm 250-50 مشاهده شد. نتایج حاصله از اندازه‌گیری غلظت اکسیژن با کمک میکروسنسور، درون نواحی مختلف داربست حاکی‌ست که کانال‌های بهینه شده با قطر µm1000 موجود در این ساختار، غلظت اکسیژن را در نقاط مرکزی و اطراف آن درون داربست نسبت به داربستهای معمولی به میزان 33/2 برابر افزایش داده است. همچنین مطابق با نتایج شبیه سازی به کمک برنامه COMSOL ، داده های بدست آمده نشان دادند که سایز قطر کانال در این فرآیند تاثیرگذار بوده است و قطر µm1000 درون ساختار داربست اپتیمم میباشد. تصاویر رنگ‌آمیزی سلولی(رنگPI) از لایه‌های داربست ابریشمی، وجود استئوبلاست‌ها را در لایه‌های عمقی داربست اثبات کرد. نهایتا این نوع طراحی داربست به افزایش رشد سلولها به میزان %23 در این بستر منجر شد و گرادیان غلظت اکسیژن، پخش سلول در کل داربست را همگن تر ساخت. کلمات کلیدی: داربست سه بعدی، کانال موازی، انتقال اکسیژن، رشد سلول
- Abstract
- Tissue engineering enables regeneration of injured tissues and production of new functional tissue in vitro by using principles of engineering and biologic science. In this field, the features of three-dimensional scaffold, particularly its architecture, plays a significant role. A major challenge in engineering of sizeable scaffolds is delivering oxygen and nutrients to the central areas of the construct. In this regard, we developed a prouse silk scaffolds that improve oxygen transfer to the osteoblasts cultured on the scaffold. The design involves several vertical channels with controlled diameter and distance. The channeled-silk scaffolds were fabricated using wire removal method in two groups with different channel’s diameter and researches were employed to find the optimum size for channel’s diameter. To investigate the micro structural features of scaffolds, the scanning electron microscopy observation was employed on the scaffolds before and after cell culturing. The oxygen concentration data obtained from different points in the scaffold bulk, showed that not only the channeled architecture affects the oxygen delivery possitively, but also the channel diameter size affects this phenomenon. PI staining photographs of scaffolds after two weeks of culturing, represented the existence of osteoblasts in deep layers of construct. Finally, developed silk scaffolds in this work improved oxygen level, osteoblast proliferation and distribution throughout the scaffold. Keywords:3-D scaffold, parallel channels, oxygen delivery, cell proliferation
