سنتز و ارزیابی سمیت سلولی نانو‌الیاف شیشه‌ی زیستی تهیه شده به روش الکترو‌ریسی جهت ساخت داربست‌ مهندسی بافت

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 12، دوره 9، شماره 3، آذر 1394، صفحه 145-154   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محممد رفیعی نیا^{* 1}؛ ایمان یزدانی چم زینی²؛ بهروز موحدی³؛ حسین صالحی⁴

¹مرکز تحقیقات بیوسنسور، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

²دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی نانو، دانشکده علوم و فناوری های نوین، دانشگاه اصفهان

³هیات علمی گروه مهندسی نانوفناوری، دانشکده علوم و فناوری های نوین، دانشگاه اصفهان

⁴هیات علمی گروه علوم تشریح، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

چکیده

هر ساله هزاران مرگ در حالی رخ می­دهد که بیماران در انتظار برای گرفتن عضو پیوندی جدید هستند. مهندسی بافت می­تواند به حل تعداد زیادی از این مشکلات کمک کند و این کار با کاشت سلول­های یک بافت خاص در ساختاری سه بعدی به­نام داربست، به منظور بازگشت عملکرد طبیعی اندام مورد­ نظر صورت می­گیرد. در این مطالعه شیشه­های زیستی از تترا اتیل ارتوسیلیکات، تری اتیل فسفات و کلسیم نیترات 4 آبه به روش سل ژل سنتز و سپس از پلیمر پلی وینیل الکل به عنوان تسهیل کننده فرآیند الکتروریسی و در مرحله آخر از ستریل آمونیوم برماید به عنوان سورفکتانت در تولید نانو الیاف استفاده شد. نمونه تولید شده در دمای 600 درجه سانتیگراد کلسینه شد و با تهیه محلول شبیه سازی شده بدن (SBF)، زیست فعالی آن مورد بررسی قرار گرفت. با تغییر پارامترهای مؤثر بر روی الکتروریسی مانند ولتاژ دستگاه، میزان تغذیه محلول، قطر سوزن، فاصله نوک سوزن و جمع کننده و بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، الیافی با قطر ۳٠٠ نانومتر تا یک میکرومتر تولید گردید. آنالیز تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی وجود منافذی در حدود 2 نانومتر را در سطح رشته­ها نشان داد. به منظور ارزیابی زیست فعالی، غوطه وری نمونه ها درمحلول شبیه سازی بدن به مدت 2 هفته انجام شد. آزمون های طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز وپراش اشعه ایکس، بیانگر تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی داربست می باشد. پتانسیل زتای ترکیب شیشه زیست فعال برابر 1/10- میلی ولت است. بر اساس بررسی رشد و تکثیر سلولی با روش MTT، هیچ نوع سمیتی در سلولهای MG63 مشاهده نشد. بنابراین می توان از نانو رشته های شیشه زیست فعال به دلیل توانایی در اتصال به سلولهای استخوانی و تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی سطحشان به عنوان داربست مهندسی بافت استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

نانو رشته؛ شیشه زیست فعال؛ مهندسی بافت؛ سل ژل

مراجع

 

[1]     C. Chaput, A. Selmani & C. H. Rivard, “Artificial repair”, Current Opinion in Orthopaedics, Vol. 7, pp. 62-68, 1996.

 

[2]     R. Lanza, R. Langer & J. P. Vacanti, Principles of tissue engineering: Academic press, 2011.

 

[3]     J. O. Hollinger, T. A. Einhorn, B. Doll & C. Sfeir, Bone tissue engineering: CRC Press, 2004.

 

[4]     W. Suchanek & M. Yoshimura, “Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants”, Journal of Materials Research, Vol. 13, pp. 94-117, 1998.

 

[5]     R. J. Narayan & C. Boehlert, “Advanced processing of biomaterials”, Materials Science & Engineering C, Vol. 28, pp. 321-322, 2008.

 

[6]     Q. Fu, E. Saiz, M. N. Rahaman & A. P. Tomsia, “Bioactive glass scaffolds for bone tissue engineering: state of the art and future perspectives”, Materials Science and Engineering: C, Vol. 31, pp. 1245-1256, 2011.

[7]     A. M. El-Kady, A. F. Ali & M. M. Farag, “Development, characterization, and in vitro bioactivity studies of sol–gel bioactive glass/poly (l-lactide) nanocomposite scaffolds”, Materials Science and Engineering: C, Vol. 30, pp. 120-131, 2010.

 

[8]     H. W. Kim, J. H. Song & H. E. Kim, “Bioactive glass nanofiber–collagen nanocomposite as a novel bone regeneration matrix”, Journal of Biomedical Materials Research Part A, Vol. 79, pp. 698-705, 2006.

 

[9]     J. R. Jones, O. Tsigkou, E. E. Coates, M. M. Stevens, J. M. Polak & L. L. Hench, “Extracellular matrix formation and mineralization on a phosphate-free porous bioactive glass scaffold using primary human osteoblast (HOB) cells”, Biomaterials, Vol. 28, pp. 1653-1663, 2007.

 

[10] A. Balamurugan, G. Balossier, D. Laurent-Maquin, S. Pina, A. Rebelo, J. Faure & et al, “An in vitro biological and anti-bacterial study on a sol–gel derived silver-incorporated bioglass system”, dental materials, Vol. 24, pp. 1343-1351, 2008.

 

[11] T. Kokubo, H. Kushitani, S. Sakka, T. Kitsugi & T. Yamamuro, “Solutions able to reproduce in vivo surface‐structure changes in bioactive glass‐ceramic A‐W3”, Journal of biomedical materials research, Vol. 24, pp. 721-734, 1990.

 

[12] R. C. Bielby, R. S. Pryce, L. L. Hench & J. M. Polak, “Enhanced derivation of osteogenic cells from murine embryonic stem cells after treatment with ionic dissolution products of 58S bioactive sol-gel glass”, Tissue engineering, Vol. 11, pp. 479-488, 2005.

 

[13] C. Garcia, S. Cere & A. Duran, “Bioactive coatings prepared by sol–gel on stainless steel 316L”, Journal of non-crystalline solids, Vol. 348, pp. 218-224, 2004.

 

[14] J. Liu & X. Miao, “Sol–gel derived bioglass as a coating material for porous alumina scaffolds”, Ceramics international, Vol. 30, pp. 1781-1785, 2004.

 

[15] J. R. Jones, G. Poologasundarampillai, R. C. Atwood, D. Bernard & P. D. Lee, “Non-destructive quantitative 3D analysis for the optimisation of tissue scaffolds”, Biomaterials, Vol. 28, pp. 1404-1413, 2007.

[16] A. Doostmohammadi, A. Monshi, R. Salehi, M. H. Fathi, Z. Golniya & A. U. Daniels, “Bioactive glass nanoparticles with negative zeta potential”, Ceramics International, Vol. 37, pp. 2311-2316, 2011.