تهیه و مشخصه‌یابی کامپوزیت تزریق‌پذیر ژلاتین/آلژینات/کندروئیتین سولفات/β-TCP/n-CDHA برای کاربردهای ترمیم استخوان

نانومواد

دوره 14، شماره 52، بهمن 1401، صفحه 231-244   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

علیرضا چمن‌سرا؛ علی‌اصغر علی‌اصغر بهنام‌قادر^* ؛ علی زمانیان

گروه بیومواد، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی، البرز، ایران

چکیده

در این مطالعه، خمیرهای کامپوزیتی با مواد معدنی β-TCP و n-CDHA و اجزای پلیمری ژلاتین، آلژینات و کندروئیتین سولفات آماده‌سازی و مشخصه‌یابی شدند. آزمون‌های تزریق‌پذیری، مقاومت به آبشویی و جریان‌یابی در دو حالت چرخشی و نوسانی بر روی نمونه‌ها انجام شد. نتایج آزمون جریان‌یابی نشان داد که نمونه‌ها دارای ویژگی‌های سیالات غیرنیوتنی، رقیق‌گردانی برش و تیکسوتروپی هستند. طیف FTIR، نشان از تشکیل پیوندهای الکترواستاتیک میان COO⁻- و یون‌های Ca در ترکیب خمیر داشت. زیست‌فعالی با تشکیل یک لایه نانوساختار هیدروکسی‌آپاتیتی بر روی نمونه پس از قرارگیری آن در محیط SBF به مدت 14 روز با تصاویر FESEM و آزمون‌های XRD و FTIR بررسی و تأیید شد. پاسخ سلول‌های MG-63 در MTT، عدم سمیت و افزایش تکثیر سلولی را پس از 7 روز در حضور نمونه کامپوزیتی نشان داد (چگالی نوری 79/1). همچنین سطح فعالیت آنزیم ALP نیز در همین مدت در حضور نمونه افزایش یافت (μg/min/mg protein 25/1). چسبندگی سلول‌های MG-63 بر سطح کامپوزیت نیز با تصاویر SEM بررسی و تأیید گردید. بر طبق نتایج بدست آمده، کندروئیتین سولفات، باعث بهبود درصد وزنی حمل فاز معدنی (1 تا 3%)، تزریق‌پذیری (1 تا 7%)، عملکرد مقاومت به آبشویی (1 تا 6% پس از یک ماه) و پاسخ سلولی به نمونه‌ها شده است. با در نظر گرفتن این ویژگی‌ها، بیومواد کامپوزیتی تهیه شده در این تحقیق، می‌تواند به عنوان یک ماده زیست‌فعال تزریق‌پذیر برای کاربردهای ترمیم استخوان در ناحیه نزدیک به بافت غضروفی و مهندسی بافت استخوان استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

بتاتری کلسیم فسفات؛ هیدروکسی‌آپاتیت کم کلسیم؛ ژلاتین؛ آلژینات و کندروئیتین سولفات

مراجع

• Zhao, R. Yang, P.R. Cooper, Z. Khurshid, A. Shavandi, J. Ratnayake, Molecules, 26, 2021, 3007.
• H. Schmidt, Injury, 52, 2021, 18.
• G. Raucci, U. D’Amora, A. Ronca, L. Ambrosio, Advanced Healthcare Materials, 9, 2020, 2000349.
• Luo, L. Fan, C. Liu, H. Wen, S. Wang, P. Guan, D. Chen, C. Ning, G. Tan, Bioactive Materials, 7, 2022, 98.
• Lim, D. Jeong, M.R. Ki, S.P. Pack, Y.S. Choi, Korean Journal of Chemical Engineering, 38, 2021, 98.
• K. Eriwati, D.P. Utami, D. Arsista, Sunarso, S. Triaminingsih, Key Engineering Materials, 829, 2020, 69.
• Salehi, A. Behnamghader, S. Hesaraki, M. Mozafari, European Polymer Journal, 119, 2019, 523.
• Alipour, N. Firouzi, Z. Aghazadeh, M. Samiei, S. Montazersaheb, A.B. Khoshfetrat, M. Aghazadeh, Biotechnology, 21, 2021, 1.
• Zhong, L. Sun, T. Yu, C. Zhou, Ceramics International, 47, 2021, 1712.
• D. Kim, X. Hong, Y.H. An, M.J. Park, D.G. Kim, A.K. Greene, B.L. Padwa, N.S. Hwang, R.Z. Lin, J.M. Melero-Martin, Advanced Healthcare Materials, 10, 2021, 2100070.
• Fenbo, L. Sijing, L.I. Ruiz-Ortega, Z. Yuanjun, X. Lei, W. Kui, T. Bin, Materials Science and Engineering C, 116, 2020, 111217.
• A. Shavlovskaya, I.D. Romanov, Meditsinskiy Sovet, 2020, 2020, 130.
• Shi, X. Ye, J. Zhang, J. Ye, ACS Biomaterials Science and Engineering, 5, 2019, 262.
• Bertacci, D. Moro, G. Ulian, G. Valdre, Journal of Composites Science, 5, 2021, 30.
• M. Chen, S.M. Chen, S.F. Lin, H.C. Liang, C.C. Wu, Polymers, 13, 2021, 2552.
• Eskandari, S.S. Shafiei, Molecular Biotechnology, 63, 2021, 477.
• Lorenz, M. Barbeck, C. Kirkpatrick, R. Sader, H. Lerner, S. Ghanaati, The International Journal of Oral & Maxillofacial Implants, 33, 2018, 636.
• Fang, L. Lei, T. Jiang, Y. Chen, Journal of Biomedical Materials Research-Part B Applied Biomaterials, 106, 2018, 1739.
• Borhan, S. Hesaraki, A.A. Behnamghader, E. Ghasemi, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 27, 2016, 1.
• Ishikawa, E. Garskaite, A. Kareiva, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 94, 2020, 551.
• Morejon-Alonso, R.G. Carrodeguas, J.A.D. Garcia-Menocal, J.A.A. Pérez, S.M. Manent, Materials Research, 10, 2007, 15.
• S. Sampath Kumar, "Characterization of Biomaterials", Elsevier, Amsterdam, 2013.
• Liu, Z. Zhang, C. Gao, Y. Bai, B. Liu, W. Wang, Y. Ma, Saijilafu, H. Yang, Y. Li, A. Chan, L. Yang, Materials Science and Engineering C, 116, 2020, 110904.
• Zheng, P. Tang, L. Shen, H. Bu, G. Li, Journal of Applied Polymer Science, 138, 2021, 50840.
• Kokubo, H. Takadama, Biomaterials, 27, 2006, 2907.
• Nouri-Felekori, M. Khakbiz, N. Nezafati, J. Mohammadi, M.B. Eslaminejad, N. Fani, Journal of Alloys and Compounds, 832, 2020, 154938.
• Nezafati, M. Farokhi, M. Heydari, S. Hesaraki, N.A. Nasab, Composites Part B: Engineering, 175, 2019, 107146.
• Madhukumar, H.K. Varma, M. Komath, T.S. Elias, V. Padmanabhan, C.M.K. Nair, Bulletin of Materials Science, 30, 2007, 527.
• Jahandideh, A. Behnamghader, M. Rangie, A. Youzbashi, S. Joughehdoust, R. Tolouei, Key Engineering Materials, 396, 2009, 607.
• Borhan, S. Hesaraki, N. Nezafati, Journal of the Australian Ceramic Society, 52, 2016, 120.
• Wang, L. Chen, H. Xiang, J. Ye, Journal of Biomedical Materials Research-Part B Applied Biomaterials, 81, 2007, 410.
• Rasti, S. Hesaraki, N. Nezafati, Journal of Applied Polymer Science, 136, 2019, 47604.
• Das, A. Basu, S. Maji, K. Dutta, M. Dewan, A. Adhikary, T.K. Maiti, D. Chattopadhyay, Carbohydrate Polymers, 237, 2020, 116146.
• Xue, H. Xie, J. Eichenbaum, Y. Chen, Y. Wang, F.W. van den Dolder, J. Lee, K.J. Lee, S. Zhang, W. Sun, A. Sheikhi, S. Ahadian, N. Ashammakhi, M.R. Dokmeci, H.J. Kim, A. Khademhosseini, Biotechnology Journal, 15, 2020, 1900456.
• Liu, H. Shao, F. Chen, H. Zheng, Biomaterials, 27, 2006, 5003.
• Gao, G.J. Gillispie, J.S. Copus, A.P.R. Kumar, Y.J. Seol, A. Atala, J.J. Yoo, S.J. Lee, Biofabrication, 10, 2018, 34106.
• M. Sahin, Z. Orman, S. Yucel, Journal of the Australian Ceramic Society, 56, 2020, 477.
• H. Fathi, A. Hanifi, V. Mortazavi, Journal of Materials Processing Technology, 202, 2008, 536.
• Kozlowska, N. Stachowiak, A. Sionkowska, Polymers, 10, 2018, 456.
• Galus, J.M. Mallet, D. Lembo, V. Cagno, M. Djabourov, H. Lortat-Jacob, K. Bouchemal, Carbohydrate Polymers, 136, 2016, 113.
• M. Elsayed, R.Z. Attia, O.A. Mohamed, N.H. El-Sayed, S.A. Ibrahim, Leather and Footwear Journal, 18, 2018, 259.
• Jeevithan, B. Bao, Y. Bu, Y. Zhou, Q. Zhao, W. Wu, Marine Drugs, 12, 2014, 3852.
• L. Chang, C.Y. Hsieh, C.Y. Yeh, F.H. Lin, Polymers, 11, 2019, 1454.
• A. Ojiako, P.C. Chikezie, A.C. Ogbuji, Journal of Traditional and Complementary Medicine, 6, 2016, 184.
• C. Lopes, A.R. Fajardo, J.F. Piai, A.F. Rubira, E.C. Muniz, Journal of Applied Polymer Science, 128, 2013, 3417.
• Koike, T. Izumikawa, J.I. Tamura, H. Kitagawa, Biochemical and Biophysical Research Communications, 420, 2012, 523.
• Lopez-Senra, P. Casal-Beiroa, M. Lopez-Alvarez, J. Serra, P. Gonzalez, J. Valcarcel, J.A. Vazquez, E. Burguera, F.J. Blanco, J. Magalhães, Marine Drugs, 18, 2020, 94.
• N. Singh, V. Veeresh, S.P. Mallick, Y. Jain, S. Sinha, A. Rastogi, P. Srivastava, International Journal of Biological Macromolecules, 133, 2019, 817.
• Borhan, S. Hesaraki, S. Ahmadzadeh-Asl, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 21, 2010, 3171.
• S. Yang, L. Wang, S. Feng, Q. Yang, B. Yu, Biomedical Materials (Bristol), 12, 2017, 35004.