بخشی از مقاله
چکیده
تحقیق حاضر در رابطه با ساخت داربست متخلخل بهمنظور استفاده در مهندسی بافت استخوان به روش خشک کردن انجمادی - Freeze Drying - میباشد. نانوکامپوزیت متخلخل متشکل از نانوپودر هیدروکسیآپاتیت و پلیمر مورد استفاده ژلاتین میکروبیولوژی و تثبیتکننده شبکه پلیمری، محلول - N- - 3 -dimethyl amino EDC propyl - -1ʼ-ethyl carbodiimide hydrochloride - میباشد. برای تولید داربستهای نانوکامپوزیتی، ژلاتین بهعنوان ماتریس خارج سلولی، هیدروکسیآپاتیت بهعنوان جزء اصلی داربست و بهصورت درصدهای مشابه موجود در استخوان و همچنین درصدهای مختلف نانولوله کربنی عاملدار، -MWCNT ، بهمنظور افزایش استحکام مکانیکی استفاده شد.
آنالیزهای XRD - X Ray Diffraction - و FTIR - Fourier transform infrared spectroscopy - نیز صورت گرفت. نتایج نشان دادند که درصد تخلخل داربستها با افزایش درصد نانولوله کربنی کاهش و استحکام فشاری افزایش یافته است. توزیع یکنواخت هیدروکسیآپاتیت و -MWCNT در ماتریس ژلاتینی با تخلخلهای بههم پیوسته 40-180 ʽm بهوسیله تصاویر میکروسکوپی - Scanning Electron SEM Microscopy - مشاهده شد. در نتیجه بر اساس این یافتهها میتوان نتیجهگیری کرد که داربست حاصل جهت کاربرد در مهندسی بافت استخوان مناسب میباشد.
مقدمه
تحقیقات بیومواد بهخصوص در رابطه با مهندسی بافت سخت بهدلیل افزایش تقاضا برای مواد مناسب پیوند استخوان توجه بسیار زیادی از تحقیقات را به خود اختصاص داده است. مواد زیستی مانند فلزات، آلیاژها، سرامیکهای زیستی و کامپوزیتهای پلیمری برای چنین کاربردهایی مورد بررسی قرار گرفته و حتی نتایج امیدوارکنندهای را در بررسیهای بالینی از خود نشان دادهاند. سوای اینها، سرامیکهای زیستی بر پایه کلسیم فسفات بهخصوص کامپوزیتهای بر پایه هیدروکسیآپاتیت بهدلیل زیستسازگاری، قابلیت هدایت استخوان و بازجذبپذیری خوب توجه خاصی را به خود اختصاص دادهاند اما خواص مکانیکی آنها کمتر از استخوان طبیعی میباشد.
با توجه به خواص بسیار خوب CNTs، - Carbon Nano Tubes - ، از سال 2000 تا کنون، مقالات مربوط به آن بهمنظور استفاده در کاربردهای پزشکی تقریباً دو برابر شده است. همچنین از سال 2004 به بعد، بهکارگیری این نانومواد در مهندسی بافت آغاز و این روند تا به امروز ادامه داشته است . - Khan et al., 2008 - استفاده از عملکردهای چندمنظوره نانولولههایکربنی بهعنوان تقویتکنندههای ماتریس کامپوزیتی، ظرفیت کاربرد این ماده منحصربه فرد نانوساختار را در مسائل مهندسی بافت از جمله جایگزینی، درمان و رشد افزایش داده است. در عین حال، چسبندگی، قابلیت زیستپذیری و رشد تسریع یافته سلول، ایده استفاده از این نانومواد بهعنوان بسترهایی جهت بازسازی بافت میباشد.
همچنین بهدلیل داشتن چگالی مشابه با گرافیت و بسیار کمتر از دیگر مواد فلزی مورد کاربرد برای داربست استخوانی، نانولولههایکربنی بهعنوان داربستهایی جهت رشد و تکثیر استئوبلاستها، سلولهای تشکیل استخوان، در نظر گرفته شدهاند. این تواناییها و بسیاری دیگر به قابلیت زیاد نانولولهها جهت کاربردهای مهندسی بافت استخوان اشاره دارند . - Lanza et al., 2007 - مطالعات بسیاری در رابطه با اثر CNTs بر روی سلولهای استئوبلاست صورت گرفته است.
بهعنوان مثال، Zhang و همکاران اثر SWCNTs و MWCNTs را بر روی تکثیر، تمایز و معدنی شدن استئوبلاستهای اولیه بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که انجام عملیات بر روی CNTs میتواند قابلیت زیستپذیری استئوبلاستهای اولیه را کاهش داده و معدنی شدن استئوبلاستها را به صورت تابعی از میزان مصرف نشان دهد. به هرحال مانع به اندازه کافی قوی نمیباشد تا از قابلیت زیستپذیری و معدنیشدن استئوبلاستهای اولیه جلوگیری کند.
- Zhang et al., 2010 - نتایج مشابه توسط گروه Zanello کشف شد. آنها نتیجهگیری کردند که CNTs از رشد استئوبلاست و تشکیل استخوان حمایت میکنند. نانولولههای کربنی، زیستسازگاری امیدوارکنندهای را با سلولهای استئوبلاست نشان دادند و به نظر میرسد فنوتیپ سلول را تعدیل میکنند. بدین ترتیب، نانولولههای کربنی قابلیت پیشرفت تکنولوژیکی در زمینه مهندسی بافت استخوان را ایجاد میکنند .
به تازگی، هدف عمده مطالعات بسیاری، بررسی اثرات CNTs بر روی قابلیت زیستپذیری، تکثیر و فنوتیپ سلول بنیادی مزانشیمال میباشد. بررسی Mooney و همکاران آشکار کرد که توزیع نانولولههای کربنی عاملدار در محیطهای حاوی سلول بنیادی مزانشیمال انسانی راحتتر بوده است. مطالعات نشان دادند که SWCNTs عاملدار شده با گروه COOH، کمترین سمیت را نسبت به سلولها داشته و نانولوله کربنی هیچ اثر جانبی بر روی زیستسازگاری، تکثیر یا تمایز سلول نداشته است.
- Narita et al., 2009 - بههرحال، تقویت پلیمرهای طبیعی مشتق شده با نانولولههای کربنی یکی دیگر از حوزههای امیدوار کننده میباشد که به تازگی کشف شده است. MacDonald و همکاران کامپوزیت کلاژن-SWCNT را برای بستر کشت سلول گزارش دادند. SWCNT به شدت توسط کلاژن به دام انداخته شده و کامپوزیت استحکام مکانیکی بالا و سلول قابلیت زیستپذیری خوبی را از خود نشان دادند. در پژوهش، Terada و همکاران یک پوشش شفاف MWCNT را برای ظرفهای کشت اعمال کرده و خواص آن را برای کشت سلولی تخمین زدند.
