مشخصه‌یابی داربست الکتروریسی‌شده پلی‌هیدروکسی بوتیرات-پلی‌(اتیلن گلیکول) دارای شیشه زیست‌فعال در مهندسی بافت استخوان

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

بناب، دانشگاه بناب، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی نساجی

چکیده

فرضیه: آسیب‌های استخوانی یکی از چالش‌های علم پزشکی به شمار می‌آید که هر ساله هزینه زیادی در دنیا برای درمان به آن اختصاص می‌یابد. استفاده از انواع ساختارهای نانولیفی الکتروریسی‌شده متشکل از پلیمرهای زیستی به همراه سرامیک‌های زیستی در کاربرد مهندسی بافت استخوان از اهمیت زیادی برخوردار است. پلی‌هیدروکسی بوتیرات به‌عنوان  پلیمر زیست‌سازگار با استحکام مکانیکی زیاد شناخته می‌شود. البته خواصی نظیر آب‌دوستی کم آن  به ترکیب آن با سایر پلیمرهای آب‌دوست مانند پلی‌(اتیلن گلیکول) منجر شده است. در کاربردهای مهندسی بافت استخوان، برای افزایش خاصیت زیست‌فعالی که در مراحل رشد و ترمیم استخوان اهمیت زیادی دارد، به‌طور معمول از انواع سرامیک‌های زیستی مانند شیشه زیست‌فعال استفاده می‌شود.
روش‌ها: هدف از این مطالعه طراحی و ارزیابی داربست نانوکامپوزیتی متشکل از دو پلیمر پلی‌هیدروکسی بوتیرات و پلی‌(اتیلن گلیکول) دارای شیشه زیست‌فعال تهیه‌شده با روش الکتروریسی برای مهندسی بافت استخوان است. بدین منظور درصدهای مختلف شیشه زیست‌فعال از 5 تا 12.5درصد وزنی به محلول الکتروریسی پلی‌هیدروکسی بوتیرات و پلی‌(اتیلن گلیکول) اضافه شد. نمونه‌های تولیدشده مشخصه‌یابی شده و از نظر آزمون عملکردی زیست‌فعالی بررسی و مقایسه شدند.
یافته‌ها: تصاویر میکروسکوپ الکترونی بیانگر الکتروریسی موفق، بدون انقطاع  یا هر گونه آسیب در سطح الیاف بوده است. وجود نانوذرات شیشه زیست‌فعال با آزمون پراکنش انرژی پرتو ایکس قابل اثبات است. با افزودن جزء شیشه زیست‌فعال به محلول پلیمری، قطر متوسط نانوالیاف تولیدشده روند افزایشی داشته و مقدار آب‌دوستی کاهش یافته است. با توجه به نتایج از قطر نانوالیاف و آب‌دوستی، %5وزنی از شیشه زیست‌فعال به‌عنوان درصد بهینه انتخاب شد. در آزمون عملکردی نیز افزایش خاصیت زیست‌فعالی با تشکیل فاز هیدروکسی آپاتیت روی سطح نمونه‌های نانوکامپوزیتی قابل اثبات است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Characterization of electrospun scaffold made of polyhydroxy-butyrate-polyethylene‌glycol incorporated by bioactive glass for bone tissue engineering

نویسندگان [English]

  • elham naghashzargar
  • amane ebadi
Textile group, University of Bonab, Bonab, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Bone injuries are considered to be one of the challenges of medical science, which have allocated a lot of money for treatment in the world every year. The use of various types of electrospun nanofibrous structures consisting of biopolymers along with bioceramics is very important in the application of bone tissue engineering. Polyhydroxy butyrate is known as a biocompatible polymer with high mechanical strength. Of course, properties such as its low hydrophilicity have led to its combination with other hydrophilic polymers such as polyethylene glycol. In the applications of bone tissue engineering, bioceramics such as bioactive glass are usually used to increase the bioactive property, which is very important in the stages of bone growth and repair.

Methods: The purpose of this study is to design and evaluate a nanocomposite scaffold consisting of two polymers, polyhydroxy butyrate and polyethylene glycol, containing bioactive glass prepared by electrospinning for bone tissue engineering. For this purpose, different percentages of bioactive glass from 5 to 12.5% wt. were added to the electrospinning solution of polyhydroxy butyrate and polyethylene glycol. The produced samples were characterized and compared in terms of functional bioactivity test.

Findings: Scanning electron microscope images show successful electrospinning, without interruption or any damage on the nanofiber surface. The presence of bioactive glass nanoparticles can be proven by Energy dispersive X ray test. By adding the bioactive glass component to the polymer solution, the average diameter of the produced nanofibers increased and the value of hydrophilicity decreased. According to the obtained results of nanofiber diameter and hydrophilicity, the percentage of 5% wt. of bioactive glass was chosen as the optimal percentage. In the bioactivity test, the increase in bioactivity with the formation of hydroxyapatite phase on the surface of nanocomposite samples can be proven.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyhydroxy butyrate
  • Polyethylene glycol
  • Bioactive glass
  • Electrospinning
  • Bone tissue