ساخت و مشخصه یابی داربست شبکه ای مهندسی بافت بر پایه پلی کاپروالکتون دی ال /پلی اتیلن گالیکول دی آکریالت /هیدروکسی آپاتیت

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 3، دوره 10، شماره 37 - شماره پیاپی 1، آبان 1398، صفحه 33-46   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

زهرا شاه نظری؛ نرجس کوپائی^*

مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامیtنجف آباد، ایران

تاریخ دریافت: 02 خرداد 1398،  تاریخ بازنگری: 04 مرداد 1398،  تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1398 

چکیده

هدف از این تحقیق، ساخت داربست مهندسی بافت استخوان از طریق برقراری اتصال عرضی رادیکالی بین زنجیرههای پلی اتیلن گالیکول در حضور پلی کاپروالکتون و ذرات هیدروکسی آپاتیت و خروج ذرات کلرید سدیم به عنوان تخلخل زا است. نمونههای ساخته شده با استفاده از روشهای میکروسکوپ الکترونی روبشی )SEM ،)طیف نگاری مادون قرمز )FTIR )و پراش پرتو ایکس )XRD )مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین درصد تخلخل و اندازه آنها، در صد تورم، درصد کسر ژل و خصوصیات مکانیکی ارزیابی گردید. درآزمون FTIR مشخص شد که اتصاالت عرضی در بین زنجیرههای پلی اتیلن گالیکول برقرار شده است. داربستهای تهیه شده ساختاری متخلخل با اندازه تخلخل بین 100 تا 130 میکرومتر و درصد تخلخل در حدود 70 را نشان دادند. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت پلی اتیلن گالیکول )PEG )به پلی کاپروالکتون )PCL )درساختار، در صد تورم به میزان 11 درصد افزایش یافت و مدول فشاری نیز کاهش یافت. با افزودن ذرات هیدروکسی آپاتیت (HA (به این شبکه پلیمری در صد تورم به میزان 4 درصد کاهش یافت و مدول فشاری از 96/0 به 122/1 مگاپاسکال افزایش یافت. همچنین مشاهده شد که همه شبکههای هیدروژلی دارای درصد کسر ژل مشابه به طور میانگین 94 درصد هستند. نتایج نشان داد، داربست شبکهای پلی کاپروالکتون دی ال/پلی اتیلن گالیکول دی آکریالت/هیدروکسی آپاتیت پتانسیل استفاده در مهندسی بافت را دارند.

کلیدواژه‌ها

داربست متخلخل؛ مهندسی بافت استخوان؛ پلی اتیلن گلایکول؛ پلی کاپرولاکتون؛ هیدروکسی آپاتیت

عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of tissue engineering network scaffold composed of polycaprolactone diol / polyethyleneglycol / hydroxyapatite

نویسندگان [English]

Zahra Shahnazari؛ Narjes Koupaei

Advanced Materials Research Center,Depatment of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran

چکیده [English]

In this study, bone tissue engineering scaffolds were synthesized by radical crosslinking reaction of poly(ethyleneglycol) (PEG) diacrylates in the presence of polycaprolactone (PCL) and hydroxyapatite (HA) particles and particulate technique with sodium chloride. The prepared samples were characterized using techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Percent of porosity, pore size, swelling, gel fraction and mechanical properties were investigated. FTIR indicated that crosslinking between PEG chains were successfully done. The highly interconnected porous morphologies with macropores larger than 100 micron are observed in all scaffolds. The porosities of the scaffolds ranged from 69% to 74%.
Results showed that increasing the ratio of PEGDA to polycaprolactone led to increase of swelling ratio and decrease of compressive modulus of the network, respectively. It was found that the incorporation of HA paticles with the polymer matrices resulted a decrease swelling ratio, and also an increased compressive modulus of the networks (from 0.96 Mpa to 1.122 MPa). Moreover, all networks had a gel fraction more than 94%. Thus, the results indicated that the PCL/PEG/HA scaffolds have the potential of being used as promising substrates in tissue engineering.

کلیدواژه‌ها [English]

Porous Scaffold, Bone tissue engineering, Polyethylene glycol, Polycaprolactone, Hydroxyapatite

مراجع

-W.Hutmacher, "Bone tissue ",National university of Singapore,The best paper biomaterials,PP.45-52,2014.2-S.Varghese,J.H . Elisseeff,." Hydrogels for musculoskeletal tissue engineering", Medicine, Springer, Berlin/Heidelberg, Germany pp. 95–144,2006.3-L. Rummler,R. Gupta ," PeripHeral nerve repair: a review. Current Opinion in Orthopaedics", PP.215-9,2004.4-R. Langer ," Biodegradable polymer scaffolds for tissue engineering", Nat Biotechnol, PP.234-239,2003.5-M. Khandaker,A. Orock, S.Tarantini,J. White, O.Yasar," Biomechanical performances of networked polyethylene glycol diacrylate effect of photoinitiator concentration, temperature, and incubation time",Int. J. Biomater,PP.563-570,2016.6-SH. Zhi fu ,X. Wang,G.Guo,"Preparation and characterization of nano HA/PCL/PEG Composite", state key laboratory of Biotherapy West china,PP.13-15,2010.7-R. Rubin , "Biology of bone and how it orchestrates the form and function of the skeleton", PP. 86-95,2001.8-L. Danie, S. Kohane,R. Langer,"Polymeric Biomaterials in tissue engineering",PP.189-195,2008.9-N.Garcia,R.Giralt,R.Izquierdo,X.Nogues,"A porous PCL scaffold",university Autonoma Barcelona,PP.310-320,2007.10-H.Joon Sung,C. Meredith,"The effect of scaffold degradation",University Emory,PP.29-47,2004.11-N. Koupaei ,A. Karkhaneh ,M. Daliri Joupari, "Preparation of PCL/PEG/HA as bone tissue scaffolds",Journal of Biomedical Materials,Part A ,Tehran Polytechnic,Iran, PP.103-115,2015.12-Y. Choi, E.Subramanyam, M.Huh , "Synthesis and characterization of biodegradable elastic hydrogels based on poly(ethylene glycol) and poly(ε-caprolactone) blocks",PP. 363–369,2007. 13-H. Wu, Y. Wan, S. Dalai, "Response of rat osteoblasts to polycaprolactone/chitosan blend porous scaffolds",PP. 238–245,2010.

14-S.U. Maheshwari, "Fabrication and evaluation of (PVA/HAp/PCL) bilayer composites as potential scaffolds for bone tissue regeneration application", PP. 8469-8477, 2014.15-M. Parvinzadeh Gashti,F. Alimohammadi,"Microscopic methods to stydy the structure of scaffold in bone tissue",Islamic Azad University South Tehran,Iran, PP.567-573,2013.16-H. Mo yin,J. Qian,J. Zhang,"poly(lactic acid) scaffolds with pcl",collage of polymer Science andengineering,PP.2866-2875,2016.17-I. subuki,R.w. sharudin,"Morphology composite of PCL/HA", Malasia,PP.398-412,2017.18-J. Yasu, D.Watso, " engineering,Fabrication of 3D printed pcl/PEG scaffold for bone tissue", Journal of Bionic,PP.1278-1286,2018.19-D. Ronca,F. Langella,"PCL-based nanocomposite scaffold with taillered properties",PP.675-680,2016.