بخشی از مقاله
چکیده
آسیبهای سیستم عصبی، یکی از اصلیترین مشکلات پزشکی است که تحت تأثیر این مشکل عصب به طور کامل یا جزیی از حالت فیزیولوژیکی طبیعی خود خارج میشود. پیوندهای مصنوعی عصب با خواص فیزیولوژیکی مناسب مانند استحکام مکانیکی، هدایت فیزیکی و الکتریکی برای اعصاب محیطی تهیه شده اند. پیزوالکتریسیته یکی از مهمترین ویژگیهای بافت عصب است که موجب بهبود رشد و بازسازی عصب میشود. هدف از پژوهش حاضر، ساخت داربست پلیوینیلیدینفلوراید - PVDF - با استفاده از روش جدایش فازی القاشده ضدحلالی - NIPS - و جدایش فازی القاشده حرارتی - TIPS - است. دیمتیل فرمآمید بعنوان حلال برای ساخت داربست 10 درصد وزنی پلی وینیلیدینفلوراید استفاده شد. تاثیر پارامترهای فرآیند - ترکیب حمام انعقادی و زمان غوطهوری در حمام - بر خواص مکانیکی و فیزیکی داربست مورد بررسی قرار گرفت. آزمونهای میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - ، پراش پرتو ایکس - XRD - و طیف سنج جذبی مادون قرمز - FTIR - برای مشخصهیابی داربستها مورد استفاده قرار گرفتند. تصاویر SEM نشان داد داربست با 6 ساعت غوطهوری در حمام انعقادی با ترکیب 6:4 و دمای 20 درجه سانتیگراد دارای ساختاری متخلخل با تخلخلهای بهم پیوسته به قطر متوسط 1/85 ± 0/32 میکرومتر است. نتایج XRD وجود فاز بتا با خواص پیزوالکتریکی را در همه داربست ها نشان داد. بر اساس نتایج پژوهش، داربست پیزوالکتریک پلیوینیلیدینفلوراید داربستی مناسب برای کاربردهای مهندسی بافت عصب است.
واژههای کلیدی: پلیوینیلیدینفلوراید، سیسستم عصب، روش جدایش فازی، پیزوالکتریک
-1 مقدمه
آسیبهای سیستم عصبی، یکی از اصلی ترین مشکلات پزشکی است که سالانه بیش از یک میلیون نفر در دنیا تحت تأثیر این مشکل دچار معلولیت یا نقص عضو میشوند. متداولترین روش درمان آسیب اعصاب محیطی، روش پیوند زدن است. در روش پیوند زدن، بافت اهدایی می تواند از بافتهای کم اهمیتتر خود بیمار گرفته شود که این حالت پیوند آتوگرافت نام دارد. در صورتی که بافت اهدایی از بیمار دیگری گرفته شود، پیوند آلوگرافت نام دارند. از جمله معایب روش پیوند زدن میتوان به درد مضاعف بیمار و کمبود بافت اهدایی در حالت آتوگرافت و احتمال انتقال بیماری و همچنین پسزده شدن بافت اهدایی توسط بدن بیمار در حالت آلوگرافت اشاره کرد .[1] در راستای یافتن جایگزین برای روش پیوند زدن، توجه محققان به سمت توسعه داربستهایی جلب شد که برای هدایت فیزیکی عصب آسیبدیده بکار گرفته میشوند. این هدایتگرهای عصب یا کانالهای هدایت عصب، برای جهتدهی رشد جوانههای آکسون از بخش پروگزیمال به سمت دیستال، استفاده می شوند .[2] برای بهینه بودن ترمیم آسیب اعصاب محیطی، خواص مکانیکی و فیزیکی کانال هدایت عصب باید بیشترین شباهت را به بافت عصب طبیعی داشته باشد .[3] همچنین کانالهای هدایت عصب به منظور تغذیه و اکسیژنرسانی، باید متخلخل باشد . [4]
انتقال اطلاعات درون سیستم توسط آکسونها انجام میشود و فعالیت آکسونها نیز با تغییرات الکتریکی درون و اطراف آنها همراه است. بنابراین هدایت الکتریکی و همچنین خواص پیزوالکتریکی از دیگر ویژگیهای کانال هدایت عصب است .[5] به این ترتیب پلیمرهای هادی الکتریسیته و پلیمرهای پیزوالکتریک برای کاربردهای عصب بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. پیزوالکتریسیته خاصیت ذاتی مواد با ساختار غیر متقارن است. این مواد انرژی مکانیکی را به الکتریکی - و بالعکس - تبدیل میکنند. عدم نیاز منبع یا عامل خارجی برای ایجاد نیروی الکتریکی، برتری مواد پیزوالکتریک نسبت به الکتریکی است .[6] پلیوینیلیدینفلوراید - PVDF - پلیمری نیمه بلورین با خواص پیزوالکتریک، فروالکتریک و پیروالکتریک است. پلیوینیلیدین فلوراید دارای حداقل چهار فاز بلوری متفاوت - ' ' ' - است که در بین این فازهای مختلف، فاز بیشترین ضریب/خواص پیزوالکتریک را دارد. .[7] در راستای بررسی اثر پارامتر الکتریسیته، کانالهای هدایت عصب پلی-وینیلیدینفلوراید قطبی شده و غیر قطبی، با هم مقایسه شدند. پس از گذشت 12 هفته از کاشت کانالهای مذکور در شکاف 4
میلی متری عصب سیاتیک دستهای موش، نتیجه شد که در همه موشها، فاصله دیستال و پروگزیمال با رشتههای عصبی پر شده است. اما در یک زمان مشخص، تعداد آکسونهای میلین شده، در کانالهای هدایت عصب PVDF قطبی شده نسبت به کانالهای قطبی نشده، بیشتر است. در سال 1991 میلادی، فاین1 و همکاران، از کوپلیمر وینیلیدینفلوراید و تریفلوئورواتیلن - PVDF-TrFE - 2، کانال هدایت عصبی تهیه کردند. کانالهای PVDF-TrFE با قطب مثبت، قطب منفی و قطبی نشده، در شکاف 10 میلیمتری عصب سیاتیک موش، قرار گرفتند. نتایج حاصل از مقایسه کانالهای مذکور نشان داد تعداد آکسون های میلین شده در کانالهای هدایت عصب با قطب مثبت، نسبت به دو نوع دیگر کانالها، بیشتر است .[8] برای ساخت داربست روشهای مختلفی چون ریختهگری حلال یا فروشویی ذرهای3، قالبگیری تزریقی4، خشک کردن انجمادی، جدایش فازی، گاز کف 5 و الکتروریسی وجود دارد .[9] در این بین، روش جدایش فازی القاشده حرارتی - TIPS - و جدایش فازی القاشده ضدحلالی - NIPS - به علت برتریهایی ازجمله فرایند پذیری آسان، امکان کنترل ساختار نهایی، ایجاد داربست متخلخل با حفرات بهم پیوسته و نیز امکان استفاده از انواع پلیمرهای و حلالها بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند .[10] روش TIPS بر اساس تغییرات انرژی حرارتی است در حالیکه در روش NIPS جدایش فازی بر اساس برهمکنش حلال-ضدحلال رخ می دهد. در صورت استفاده از حلال با قابلیت انحلال در آب، هنگام سرد کردن داربست با آب، به دلیل نفوذ در هم حلال و آب، همزمان اثرات روش TIPS و NIPS را میتوان مشاهده کرد. ترکیب روشهای TIPS و - N-TIPS - NIPS، موجب افزایش نفوذپذیری و خواص مکانیکی و همچنین بهبود کنترل مورفولوژی میشود .[9]
-2 مواد و روش تحقیق
-1-2مواد
-2-2 ساخت داربست پلیوینیلیدینفلوراید
برای تهیه داربست های پلیمری با 10 درصد وزنی پلیمر، ابتدا محلول PVDF و DMF در دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت با کمک همزن مغناطیسی هم زده شد. پس از همگن شدن، محلول بر روی شیشه پیش گرم شده ریخته شد و وارد حمام انعقادی شد. در راستای بررسی تاثیر ترکیب حمام انعقادی و زمان غوطه وری در حمام، حمام انعقادی با دو ترکیب مختلف - نسبت حجمی حلال: ضدحلال - 2:6 و 6:4 و همچنین زمان های غوطه وری 1، 6 و 24 ساعت بکار گرفته شد.
-2-3 مشخصه یابی داربست پلیوینیلیدینفلوراید
به منظور فازیابی، آزمون پراش پرتو ایکس - Philips xpert- MPD system - انجامشد. الگوهای پراش پرتو ایکس، با استفاده از لامپ CuK با طول موج λ= 0/154 nm در 40 کیلو ولت و 30 میلیآمپر انجامگرفت. مورفولوژی داربستها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی s - - SEM Philipبررسی شد. آزمون کشش مکانیکی - Hounsfield H25KS - به منظور بررسی استحکام مکانیکی و مدول الاستیک داربست انجام شد. برای مشخصهیابی فازها و محاسبه میزان فاز بتا در داربستها آزمون طیف سنجی جذبی مادون قرمز - FTIR - در بازه 2000- 400 cm-1 انجام شد. فاز بتا از پلیوینیلیدینفلوراید در اربست ها از فرمول 1 محاسبه شد. جهت بررسی زیستسازگاری و ساختار با تخلخل بهم پیوستهتری ایجاد میکند که برای ترمیم اعصاب آسیب دیده مناسب تر است زیرا اکسیژن رسانی، چسبندگی سلولی، تحرک و تغذیهسلولی بهتر انجام میگیرد .[1]
