بررسی برون تنی داربست بر پایه پلی کاپرولاکتون/پلی هیدروکسی بوتیرات والرات در مهندسی بافت استخوان

نانومواد

دوره 15، شماره 53، تیر 1402، صفحه 1-15   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

وحید خیری ملاقاسم¹؛ آزاده آصف‌نژاد^{* 2}؛ محمدرضا نورانی³؛ وهاب‌الدین گودرزی⁴؛ محمدرضا کلائی⁴

¹گروه مهندسی پزشکی، واحد تهران- جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²گروه مهندسی پزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

³گروه مهندسی بافت، مرکز تحقیقات نانوبیوتکنولوژی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج)، تهران، ایران

⁴دانشکده مهندسی شیمی-پلیمر، واحد تهران- جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه به منظور دستیابی به داربست‌های با خواص مطلوب از نقطه نظرهای خواص مکانیکی و زیستی، با بکار گیری پلیمرهای PCL و PHBV به مهندسی بافت استخوان پرداخته شده است. برای ساخت داربست‌ها از روش الکتروریسی به صورت هسته-پوسته استفاده شده است. پلی کاپرولاکتون پلیمر هسته و PHBV پلیمر پوسته را تشکیل داده است. نتایج خواص مکانیکی نمونه‌ها نشان داد که افزودن گرافن اکسید سبب بهبود قابل توجه خواص الاستیک داربست‌ها بخصوص مدول الاستیک تا MPa 14/61 و استحکام کششی تا MPa 24/3 شده است. نتایج آزمون سمیت سلولی با روش MTT، به خوبی نشان داد که نمونه‌ها در مقایسه با نمونه کنترل برای زمان‌های 1، 3، 5 و 7 روز زنده‌مانی سلولی بهتری داشته که نشان از چسبندگی و رشد سلولی مناسب بر روی داربست‌های ساخته شده بوده است. همچنین به منظور ارزیابی توانمندی داربست‌ها در تمایز سلولی از آزمون فعالیت آلکالین فسفاتاز (ALP) استفاده شد و میزان ALP نمونه‌ها در روز 7، 14 و 21 از کشت سلولی مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از افزایش میزان ALP تا روز 14 بخصوص برای نمونه BS3 بوده است که مویید صحت تمایز سلول‌ها بوده است. همچنین از آزمون رنگ‌آمیزی آلیزارین قرمز (ARS) برای تایید تمایز سلولی و معدنی شدن داربست‌ها استفاده شد، که این آزمون هم فرآیند معدنی شدن برای نمونه‌ها را نشان داد.

کلیدواژه‌ها

داربست؛ مهندسی بافت استخوان؛ هسته-پوسته؛ گرافن اکسید؛ کلسیم فسفات

مراجع

• Tang, Z. Liu, Y. Liu, J. Yu, X. Wang, Z.Tan, X. Ye, Frontiers in Cell and Developmental Biology, 9. 2021.
• D. Boyan, C.H. Lohmann, J. Romero, Z. Schwartz, Clinics in Plastic Surgery, 26, 1999, 629.
• Tan, Q. Tang, Y. Zhong, Y. Wei, L. He, Y. Wu, J. Wu, J. Liao, International Journal of Oral Science, 13, 2021,1.
• Wei, J. Cui, K. Lin, J. Xie, X. Wang, Bone Research, 10, 2022,1.
• F. Canadas, S. Pina, A.P. Marques, J.M. Oliveira, R.L. Reis, 2016. Cartilage and bone regeneration: How close are we to bedside?
• Tabata, Tissue Engineering, 9, 2003, 5.
• Zhang, T.J. Webster, Nano Today, 4, 2009, 66.
• J. Olszta, X. Cheng, S.S. Jee, R. Kumar, Y.Y. Kim, M.J. Kaufman, E.P. Douglas, L.B. Gower, Materials Science and Engineering: R: Reports, 58, 2007, 77.
• D. Tan, T.J. Vries, A.M. Kuijpers-Jagtman, C.M. Semeins, V. Everts, J. Klein-Nulend, Bone, 41, 745.
• Wang, Y. Li, Y. Zuo, J. Li, S. Ma, L. Cheng, Biomaterials, 28, 2007,3338.
• H. Kim, Biomedical Materials, 3, 2008, 025010.
• Chung, N.P. Ingle, G.A. Montero, S.H. Kim, M.W. King, Acta Biomaterialia, 6, 2010, 1958.
• H. Shin, O. Purevdorj, O. Castano, J.A. Planell, H.W. Kim, Journal of Tissue Engineering, 3, 2012, 2041.
• Kramschuster, L.S. Turng, Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 92, 366.
• Meng, Z.C. Xing, K.H. Jung, S.Y. Kim, J. Yuan, I.K. Kang, S.C. Yoon, H.I. Shin, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 19, 2799.
• Zhang, M.P. Prabhakaran, X. Qin, S. Ramakrishna, Journal of Biomaterials Applications, 29, 2015, 1394.
• T. Shalumon, S. Sowmya, D. Sathish, K.P. Chennazhi, S. V. Nair, R. Jayakumar, Journal of Biomedical Nanotechnology, 9, 2013, 430.
• Yao, J.G. Cosme, T. Xu, J.M. Miszuk, P.H. Picciani, H. Fong, H. Sun, Biomaterials, 115, 2017,115.
• He, H. Jiang, R. Wang, Y. Xie, C. Zhao, Journal of Colloid and Interface Science, 490, 2017, 270.
• Aidun, A. Safaei Firoozabady, M. Moharrami, A. Ahmadi, N. Haghighipour, S. Bonakdar, S. Faghihi, Artificial Organs, 43, 2019, E264.
• Shuai, B. Peng, P. Feng, L. Yu, R. Lai, A. Min, Journal of Advanced Research, 35, 2022, 13.
• Ali, A. Hasan, Y.S. Negi, International Journal of Biological Macromolecules, 197, 2022, 1.
• U.A. Khan, S. Haider, A. Haider, S.I. Abd Razak, M.R.A. Kadir, S.A. Shah, A. Javed, I. Shakir, A.A. Al-Zahrani, Arabian Journal of Chemistry, 14, 2021, 102924.
• D. Dalgic, D. Atila, A. Karatas, A. Tezcaner, D. Keskin, Materials Science and Engineering: C, 100, 2019, 735.
• Bal, I.B. Tugluca, N. Koc, I.A. Isoglu, Materials Research Express, 6, 2019, 065411.
• Dehghan, J. Barzin, Polymer Testing, 85, 2020, 106438.
• Wu, Z. Lin, X. Weng, G. Owens, Z. Chen, Chemosphere, 246, 2020, 125700.
• Jaworski, M. Wierzbicki, E. Sawosz, A. Jung, G. Gielerak, J. Biernat, H. Jaremek, W. Lojkowski, B. Woźniak, J. Wojnarowicz, L. Stobinski, Nanoscale Research Letters, 13, 2018, 1.
• Xu, L. Cheng, Journal of Nanomaterials, 15, 2013, 1.
• Chong, G. Gao, G. Li, New Journal of Chemistry, 44, 2018, 704.
• Diez-Betriu, S. Alvarez-Garcia, C. Botas, P. Alvarez, J. Sánchez-Marcos, C. Prieto, R. Menendez, A. De Andres, Journal of Materials Chemistry C, 1, 2013, 6905.
• Tschapek, Zeitschrift für pflanzenernährung und Bodenkunde, 147, 1984, 137.
• Gao, T.J. McCarthy, Langmuir, 24, 9183.
• Tamada, Y. Ikada, Polymer, 34, 1983, 2208.
• Webb, V. Hlady, P.A. Tresco, Journal of Biomedical Materials Research, 41, 1983, 422.
• Alam, M. Alhoshan, A.K. Shukla, A. Aldalbahi, F.A.A. Ali, European Polymer Journal, 120, 2019, 109219.
• N. Bolbasov, L.V. Antonova, K.S. Stankevich, A. Ashrafov, V.G. Matveeva, E.A. Velikanova, Y.I. Khodyrevskaya, Y.A. Kudryavtseva, Y.G. Anissimov, S.I. Tverdokhlebov, L.S. Barbarash, Applied Surface Science, 398, 2017, 63.
• M. Shokrieh, M. Esmkhani, H.R. Shahverdi, F. Vahedi, Science of Advanced Materials, 5, 2013, 260.
• Nawaz, M. Ayub, N. Ul‐Haq, M.B. Khan, M.B., M.B. Khan Niazi, A. Hussain, Polymer Composites, 37, 1572.
• Dehghan, J. Barzin, Journal of Membrane Science, 620, 2021, 118878.
• H. Hussein, K.M. Park, K.S. Kang, H.M. Woo, Materials Science and Engineering: C, 67, 2016, 766.
• V. Meerloo, G.J. Kaspers, J. Cloos, Springer, 2011, 237.
• Bertazzo, W.F. Zambuzzi, D.D. Campos, C.V. Ferreira, C.A. Bertran, Clinical Oral Implants Research, 21, 2010, 1411.
• Rajaraman, D.E. Rounds, S.P.S. Yen, A.N.D.A. Rembaum, Experimental Cell Research, 88, 1974, 327.
• L. Cordell, B.R. Falini W.N. Erber A.K. Ghosh, Z.A. Abdulaziz, S. MacDonald, K.K. Pulford, H.A. Stein, D.Y. Mason, Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 32, 1984, 219.
• A. Tabatabai, J.M. Bremner, Soil Biology and Biochemistry, 1, 2020, 301.
• Safaei Firoozabady, A. Aidun, R. Kowsari-Esfahan, A. Allahyari, Journal of Tissues and Materials, 2, 2017, 1.
• C. Miranda, G.A. Silva, R.C. Hell, M.D. Martins, J.B. Alves, A.M. Goes, Archives of oral Biology, 56, 2021, 1.
• Paul, Arthritis & Rheumatism: Official Journal of the American College of Rheumatology, 26, 1983, 191.
• Kouhi, M. Fathi, M.P. Prabhakaran, M. Shamanian, S. Ramakrishna, Applied Surface Science, 457, 2018, 616.
• K.M. Sajesh, K. Kiran, S.V. Nair, R. Jayakumar, Composites Part B: Engineering, 99, 2016, 445.