سنتز و مشخصه يابي كوپليمر پلي كاپرولاكتون-ليگنين براي ساخت داربست با چاپگر سه بعدي براي كاربرد در مهندسي بافت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

با توجه به تحقيقات انجام شده در حوزه طراحي مواد بيوپليمري براي مهندسي بافت، از مهم ترين اهداف توسعه اين مواد مي توان به فراهم سازي بستري مناسب براي رشد سلول ها و انتقال آن ها به بافت هاي آسيب ديده ي بدن به منظور ترميم آنها اشاره نمود. هم چنين، بعلت شباهت بسيار پليمر هاي زيستي (طبيعي) و بيوكامپوزيت هاي پليمري به بافت هاي بدن و خصوصيات آن ها، اين مواد عموما در قالب داربست هاي پليمري به منظور ترميم بافت هاي آسيب ديده بدن ساخته مي شوند. ويژگي هاي اصلي اين داربست ها مانند زيست سازگاري و آبدوستي بالا، معماري متخلخل به هم پيوسته با اندازه هاي مناسب، زيست تخريب پذيري كنترل شده و استحكام مكانيكي مطلوب بايد در تمامي مراحل طراحي درنظر گرفته شود. از آنجايي كه اكثر پليمرهاي طبيعي علي رغم زيست سازگاري و زيست تخريب پذيري مطلوب خواص مكانيكي بالايي ندارند، مي توان با تركيب كردن و يا كوپليمريزاسيون آن ها با پليمر هاي سنتزي زيست سازگار، اين ضعف را جبران و به اهداف كليدي نام برده شده دست يافت. از جمله اين مواد كه در اين پروژه مورد بررسي و پژوهش قرار گرفته شده مي توان به داربست برپايه كوپليمر پلي كاپرولاكتون (پلي استر سنتزي زيست سازگار با خواص مكانيكي بالا) و ليگنين ( بيو پليمر بر پايه پلي فنوليك يافت شده در گياهان) اشاره كرد، كه بعلت ويژگي هاي ساختاري مطلوب و در دسترس بودن، اين مواد در اين پژوهش استفاده شد. اين دو پليمر از طريق كوپليمريزاسيون حلقه گشا با يكديگر پيوند خورده كه ميزان انجام اين كوپليمريزاسيون در حدود 71 % بدست آمد و بعد از تشكيل كوپليمر به منظور مشخصه يابي آزمون هاي پيوندي و ساختاري بر روي آن انجام گرفت. بدين منظور با آزمون طيف سنجي فوريه پيوند جديد ايجاد شده اتري در پيك cm-1 1070-1150 تاييد شد و همين طور با انجام آزمون طيف سنجي تشديد هسته دو پيك ليگنين و كاپرولاكتون را به ترتيب در 3.85 و 6.85 واحد در ميليون بدست امد. براي چاپ داربست بوسيله چاپگر سه بعدي، مهم ترين و اساسي ترين پارامترها، دماي ذوب و تخريب كوپليمر كه با استفاده از دستگاه گرماسنجي حرارتي در حدود 59 درجه سانتي گراد و همچنين دماي انتقال شيشه اي كه در حدود 20- درجه سانتي گراد توسط دستگاه گرماسنجي روبشي گزارش شد. سپس مرحله چاپ مذاب كوپليمر حاصل انجام شد. براي اين كار، نازل مذاب چاپگر سه بعدي را با كوپليمر پر كرده و از قطر گيج 0.3 ميلي متردر دماي 57 درجه سانتي گراد و فشار 1-1.5 بار براي چاپ لايه ها استفاده شد. در ابتدا، لايه اول با ديواره كناري و سپس لايه هاي بالاتر بدون ديواره تزريق شد. پس از تشكيل داربست آزمون هاي مكانيكي و در انتها نيز آزمون هاي سلولي انجام شد. براي بررسي خواص مكانيكي آزمون فشاري بر روي داربست صورت گرفت و مدول و استحكام به ترتيب 4/0 ± 01/50و 6/0 ± 89/8 مگا پاسكال بدست امدكه در بازه ي مورد نياز داربست هاي استخواني مي باشد. سپس ميزان تخلخل و خلل و فرج ها و چسبندگي سلولي با استفاده از دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي بدست آمد كه نتايج حاصل مطابق با ميزان خلل و فرج مورد نياز براي پاساژ و كشت سلولي و اندازه تخلخل ها در حدود 219-236 ميكرون اندازه گيري شد. براي بررسي امكان استفاده از داربست حاصل در مهندسي بافت دوباره كوپليمر سنتز شده در محيط استريل و به دور از باكتري و ميكروب چاپ و داربست ساخته شده براي انجام آزمون سلولي فراهم شد. پس از پاساژ سلول هاي فيبروبلاست، ميزان زنده ماني سلول ها بعد از 24 و 72 ساعت بصورت رضايت بخشي به ترتيب در حدود 114 و 105 % بدست آمد. با توجه به نتايج بدست آمده از اين پژوهش، اين داربست مي تواند بعنوان كانديد مناسبي براي داربست استخواني در مهندسي بافت پيشنهاد گردد.

220295

پليمر- فراورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان