عنوان پایان‌نامه
اصلاح تیتانیوم با نانو فیبرهای الکتروریسی شده ی سیلک فیبروئین و بارگذاری آنتی میکروبیال جهت جلوگیری از عفونت های ناشی از ایمپلنت ها
- رشته تحصیلی
- نانوبیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 489;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77101;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 489;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77101
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- نسترن عباسی زاده
- استاد راهنما
- علی حسین رضایان قیه باشی, ژامک نور محمدی
- چکیده
- طراحی و ساخت ایمپلنت هایی که بتواند نه تنها به عنوان پایه ای برای ترمیم بافت استخوان آسیب دیده باشد بلکه از عفونت های ناشی از ایمپلنت گذاری جلوگیری کند، یکی از چالش های مهم در مهندسی بافت و نانوبیوتکنولوژی می باشد. در این بررسی، سیلک فیبروئین اسفنجی که از قرار دادن محلول سیلک فیبروئین در دستگاه خشک کن انجمادی به دست آمد، با فرمیک اسید حل شده و بر روی تیتانیوم الکتروریسی شد. همزمان نانوذرات هیدروکسی آپاتیت طبق پروتکل مشخصی، از کلسیم هیدروکسید و فسفوریک اسید سنتز و جهت ایجاد خاصیت جوانه زنی در ایمپلنت طراحی شده، به محلول سیلک فیبروئین و فرمیک اسید اضافه گردید. در مرحله بعدی، پپتید آنتی میکروبیال (AMP) 9 اسید آمینه ای به نامAMP HHC36 از طریق اتصال دهنده ی دوپامین بر روی تیتانیوم اصلاح شده با سیلک فیبروئین بارگذاری گردید. آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس وطیف سنجی مادون قرمز نشان دادند که نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به خوبی در الیاف الکتروریسی شده توزیع شده اند. هم چنین آزمایش پراش نور دینامیکی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به ترتیب نمایانگر این می باشد که سایز ذرات هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در محدوده ی 70-120 نانومتر وقطر الیاف الکتروریسی شده به طور میانگین15/27±176 است. پاسخ های بیولوژیکی سلول های MG63 ثابت می کند ایمپلنت طراحی شده سمیتی نداشته و سلول ها قدرت چسبندگی بر روی آن را دارند. هم چنین مثبت بودن آزمایش آلکالین فسفاتاز وکلسیم نشان دهنده ی قابلیت سامانه ی طراحی شده در پدیده ی تمایز سلول های استخوانی می باشد. در ادامه آزمایش های ضدمیکروبیال انجام و مشخص گردید ایمپلنت طراحی شده در مدت زمان حداکثر3 ساعت قابلیت کشتن تمامی باکتری های گرم مثبت و گرم منفی را دارد چرا که حدود 82/24% دارو در 3ساعت اول آزاد گردید. در نهایت بعلاوه پایداری AMP در جهت کشتن باکتری ها مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید تا حداقل 21 روز دارو قابلیت کشندگی علیه باکتری ها را حفظ می کند.
- Abstract
- Titanium (Ti) and titanium alloys are promising materials for implant application. Electrospinning of silk fibroin (SF) and hydroxyapatite (HAp) nanoparticles on titanium could construct nanofibers mimicking the natural extracellular matrix (ECM) of bone tissue. In order to induce the bactericidal property to designed implant, different antimicrobial agents have been proposed. Among them, antimicrobial peptide (AMP) are being used in recent years increasingly, because of some exceptional features such as killing effect against broad-spectrum of bacteria and lack of bacterial resistance. In this study, we immobilized one of the shortest AMPs (9amino acids), HHC36 (KRWWKWWRR-NH2) on the surface of metallic orthopaedic implants coated with electrospun SF nanofiber. We first extracted the silk fibroin from B.mori Cocoons by degumming process and after synthesis the hydroxyapatite nanoparticle, blended them via formic acid. In the next stage, we electrospun the provided solution and then loaded the AMP on nanofibers mediated by dopamine. The surface characterization results including FTIR and EDS illustrated the presence and uniformly dispersion of HAp nanoparticle in nanofiber to stimulate the bone germination. The MTT assay showed no cytotoxicity of AMP to MG-63 cells. In addition, ALP and Ca assay demonstrated that furthermore bactericidal property, designed implant could improve osteointegration. Finally,Antimicrobial test against E.coli and S. aureus bacteria exhibited the ability of AMP to kill a broad-spectrum of Gram-negative and Gram-positive bacteria. Keywords: Titanium, Silk fibroin, Hydroxylapatite, Dopamine, HHC36AMP, Electrospinning
