عنوان پایان‌نامه
ساخت و بررسی خواص داربست کامپوزیتی کربوکسی متیل کیتوسان-فیبروئین ابریشم-نانو ذرات کیتوسان-ویتامین C به منظور کاربرد در مهندسی بافت استخوان
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - زیست پزشکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 518;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77950;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 518;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77950
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهرناز مودب
- استاد راهنما
- علی حسین رضایان قیه باشی, ژامک نور محمدی
- چکیده
- مهندسی بافت استخوان، یک روش درمانی موثر و رو به رشد در درمان بیماری های استخوانی است. در این بررسی، کربوکسی متیل کیتوسان در سه دمای متفاوت ساخته شده است. جهت تایید صحت ساخت کربوکسی متیل کیتوسان، آزمون های طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، رزونانس مغناطیسی هسته (HNMR) و تولوئیدن بلو (TBO) انجام گرفته است. نتایج این آزمون ها نشان دهنده ی آن است که با افزایش دمای واکنش، میزان درجه ی جایگزینی افزایش می یابد. همچنین، در این تحقیق نانوذرات کیتوسان حاوی ویتامین C به روش ژل سازی یونی ساخته شده است. براساس نتایج آزمون های تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی FESEM)) و پراکندگی نور دینامیکی (DLS) ، نانوذرات دارای ساختار کروی با میانگین قطر 200 نانومتر بوده و رهایش ویتامین C به صورت کنترل شده انجام گرفته است. همچنین نتایج آزمون رایش نشان می دهد که با افزایش غلظت ویتامین C بکار رفته در نانوذرات، بازده بارگذازری افزایش می یابد. علاوه بر این، اثر غلظت کربوکسی متیل کیتوسان بر ریزساختار داربست های سه بعدی به وسیله ی آزمون های تصاویر میکروسکوپ الکترونی SEM)) و FTIR مورد بررسی قرار گرفته است. داربست ها به روش سرمایش-خشک سازی سا خته شده و نانوذرات کیتوسان حاوی ویتامین C به منظور بهبود استخوان سازی به محلول داربست ها اضافه شده است. نتایج آزمون SEM حاکی از این است که قطر حفرات داربست ها در محدوده ی 111-101 میکرومتر بوده و گویای آن است که قطر حفرات با افزایش مقدار کربوکسی متیل کیتوسان افزایش می یابد. بررسی زیست فعالی داربست ها و تشکیل رسوب هیدروکسی آپاتیت بر روی داربست ها، به وسیله ی غوطه ورسازی آنها در محلول شبیه سازی شده ی بدن به مدت 14 روز انجام گرفته است. نتایج بررسی های پراش پرتو ایکس (XRD)، FTIR و SEM/EDS نشانگر آن است که با افزایش مقدار کربوکسی متیل کیتوسان در داربست ها، تشکیل رسوب هیدروکسی آپاتیت افزایش می یابد. به عبارت دیگر، گروه های کربوکسیل موجود در کربوکسی متیل کیتوسان موجب القای تشکیل رسوب هیدروکسی آپاتیت می شود. به منظور بررسی اثر داربست ها بر رشد سلولی، ترشح ماتریس خارج سلولی و خواص استخوان سازی، آزمون های SEM، مورفولوژی و متابولیکی انجام گرفته است. نتایج این بررسی ها حاکی از این است که داربست ها هیچگونه سمیت سلولی ایجاد نکرده و موجب افزایش رشد و تکثیر سلولی شده اند. علاوه بر این، ارزیابی فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز نشانگر این است که با افزایش مقدار کربوکسی متیل کیتوسان در داربست ها، فعالیت های متابولیکی و فرایند استخوان سازی تسریع شده و افزایش پیدا می کند. کلیه ی نتایج بیان کننده ی این است که داربست های ساخته شده، انتخابی مناسب به منظور کاربرد در مهندسی بافت استخوان هستند.
- Abstract
- Bone tissue engineering has evolved as a potential therapeutic approach to represent a major focus in new bone regeneration with biomaterials as a critical aspect of regeneration process. In this study, carboxymethyl chitosan was synthesized and FTIR, HNMR and toluidine blue-O tests were carried out in order to confirm synthesis of carboxymethyl chitosan. Based on the results, increasing the temperature leads to increased degree of substitution. Vitamin C loaded- chitosan nanoparticles were synthesized by ionic gelation method. The synthesized were characterized using FTIR, UV-Vis spectrometry, DLS and FESEM. The nanoparticles had globular shape with the average diameter of 200 nm. The nanoparticles showed an enhancement in loading efficiency by increasing concentration of incorporated vitamin C. Interestingly, Vitamin C in prepared chitosan nanoparticles showed the controlled release properties while incorporated in 3D scaffolds. Furthermore, we investigated the effects of different concentrations of silk fibroin and carboxymtheyl chitosan on 3D scaffold microstructure. The composite scaffolds were prepared via freeze-drying method and characterized using SEM and FTIR assays. The pore sizes of CSs range from 101 to 111 micron which can be related to the amount of carboxymethyl chitosan content.The bioactivity of scaffolds and the deposition of hydroxyapatite crystals were investigated by immersion of the scaffolds in SBF solution for 14 days. The SEM/EDS, FTIR and XRD data revealed that hydroxyapatite deposition was further accelerated by increasing the amount of carboxymethyl chitosan. The results show that the carboxyl groups of carboxmethyl chitosan are expected to enhance the possibility of hydroxyapatite formation. SEM, chemical assays and metabolic analyses were assessed to investigate the effect of 3D scaffolds on cell growth, the secretion of extracellular matrix (ECM) and osteogenic inductivity properties. It was determined that CSs presents no cytotoxicity and enhance the capacity of osteoblast differentiation and proliferation. Moreover, the evaluation of alkaline phosphatase activity showed that increasing the amount of carboxmethyl chitosan in CSs enhanced metabolic activity and induced the production of mineralized extracellular matrix. All results make prepared composite scaffolds a suitable candidate for bone tissue engineering.
