اثر نمک بر رفتار ژل‌شدن داربست نانوکامپوزیتی تزریق‌پذیر بر پایه هیدروکسی‌پروپیل‌ متیل‌سلولوز و نانوذرات هیدروکسی آپاتیت- تری کلسیم‌ فسفات

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، پژوهشکده علوم، صندوق پستی ۱۱۲-۱۴۹۷۵

چکیده

ترکیبات سلولوزی پلیمرهای زیست­سازگارند که در تهیه ژل­‌های تزریق‌پذیر برای ترمیم بافت استخوان استفاده می‌شوند. هیدروژل­‌های تهیه شده از این پلیمرها نیز به‌طور عمومی استحکام کافی را برای کاربرد در مهندسی بافت دارند. برای افزایش استحکام و نیز بهبود استخوان‌زایی این داربست­‌ها از ترکیبات کلسیم فسفات استفاده می­‌شود. در این مطالعه، از هیدروژل ­هیدروکسی پروپیل­ متیل­ سلولوز(HPMC) به عنوان ماتریس پلیمری و مواد معدنی کلسیم فسفاتی شامل β-تری­ کلسیم فسفات (β-TCP) و هیدروکسی آپاتیت (HAp) برای بهبود خواص هیدروژل‌ استفاده شدند. β-تری­ کلسیم فسفات با شکل‌شناسی صفحه‌­ای به روش رسوب­‌گیری شیمیایی سنتز و با میکروسکوپی الکترونی پویشی تأ‌‌یید شد. به علت بیشتربودن دمای تشکیل ژل هیدروکسی ­پروپیل ­متیل­ سلولوز نسبت به دمای بدن، از نمک سدیم سولفات (Na2SO4) در غلظت‌­های مختلف برای تنظیم دمای تشکیل ژل استفاده شد. دمای ابری‌شدن نمونه‌­ها با استفاده از طیف‌­بینی UV/Vis و دمای ژل‌شدن آنها به روش رئومتری معین شدند. تزریق­‌پذیری نمونه­‌های حاوی مقادیر مختلفی از فاز معدنی نیز با استفاده از دستگاه آزمون عمومی اندازه­‌گیری شد. نتایج نشان داد،به دلیل اثر هوفمیستر دمای ابری و ژل‌شدن نمونه‌­ها با افزایش غلظت نمک کاهش می‌­یابد. همچنین نتایج رئومتری نشان داد، β-تری­‌کلسیم فسفات نسبت به هیدروکسی آپاتیت دمای تشکیل ژل را به طور مؤثرتری کاهش و نیز مدول و گرانروی را افزایش می‌دهد. هیدروژل‌های هیدروکسی پروپیل­ متیل­ سلولوز شامل نانوذرات تری­‌کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت در دمای محیط تزریق‌­­پذیر بودند. با توجه به نتایج به دست آمده، هیدروژل های تهیه شده از ماتریس پلیمری هیدروکسی­ پروپیل­ متیل­ سلولوز و نانوذرات β-تری­‌کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت می‌­توانند انتخاب مناسبی برای داربست­‌های تزریق‌پذیر به بدن باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Salt on Gelation Behavior of Injectable Nanocomposite Scaffold Based on Hydroxypropyl Methylcellulose and Hydroxyapatite/Tricalcium Phosphate Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Roghayyeh Marefat Seyedlar
  • Mohammad Atai
  • Azizollah Nodehi
  • Mohammad Imani
Faculty of Science, Iran Polymer and Petrochemical Institute, P.O. Box: 14975-112, Tehran, Iran
چکیده [English]

Biocompatible cellulosic polymer hydrogels are used in in-situ forming injectable scaffolds for bone regeneration. The hydrogels, however, generally suffer from their inherent weak mechanical properties. Calcium phosphate particles are used to enhance the mechanical strength and to improve the bone tissue regeneration capability of the scaffolds. In this study, hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) was utilized as a polymeric matrix and β-tricalcium phosphate (β-TCP) and hydroxyapatite (HAp) nanoparticles were used to improve the mechanical properties. β-TCP Nanoparticles with plate-like morphology was synthesized through a wet chemical precipitation method. The morphology of the particles was confirmed using scanning electron microscope (SEM). Because the gelation temperature of the HPMC solution was above the temperature of normal human body, different concentrations of sodium sulphate (Na2SO4) were incorporated into the HPMC solutions to examine and adjust the gelation temperature. The cloud point and gelation temperature of the hydrogels were measured using UV/Vis spectroscopy and oscillatory rheometry, respectively. The injectability of the hydrogels, with different inorganic contents, was also measured using a universal testing machine. The results indicated that the cloud point and the gelation temperature of the hydrogels dropped with increase in the sodium sulphate concentration due to Hofmeister effect. The rheology measurements also revealed that β-tricalcium phosphate was more effective than hydroxyapatite in reducing the gelation temperature and enhancement of the modulus and viscosity of the hydrogels. The HPMC hydrogels containing β-tricalcium phosphate and hydroxyapatite nanoparticles were injectable at room temperature. The hydrogels based on HPMC matrix and the calcium phosphate nanoparticles provided promising hydrogels applicable as in-situ forming injectable scaffolds.

کلیدواژه‌ها [English]

  • calcium phosphate nanoparticles
  • injectable scaffold
  • gelation
  • cloud point
  • hydroxypropyl methylcellulose