مواد و فناوری‌های پیشرفته

مواد و فناوری‌های پیشرفته

سنتز و مشخصه‌یابی کوپلیمر پلی‌لاکتیک/گلایکولیک اسید به‌منظور تهیهٔ منگنهٔ زیست‌تخریب‌پذیر پوستی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان
زینب باطنی 1
مهناز اسکندری 2
معصومه حق بین نظرپاک 3
شادی عسکری 4
1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
3 استادیار، مرکز تحقیقات فناوری‌های نو دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
4 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
10.30501/jamt.2024.388527.1286
چکیده
بافت پوست اولین سد دفاعی بدن محسوب می‌شود. این بافت، به‌دلیل این‌که سطحی‌ترین بافت بدن است، براثر حوادث متعددی دچار آسیب می‌شود. یکی از ابزارهایی که در پزشکی از آن برای اتصال پیوندهای پوستی استفاده می‌شود منگنه‌های پوستی است. هدف این پژوهش ساخت منگنهٔ پلیمری تخریب‌پذیر پوستی است که بدین‌منظور از روش الکتروریسی به‌عنوان روش جایگزین اکسترودکردن و تزریق در قالب بهره برده شده است. از آزمون‌های فیزیکوشیمیایی برای بررسی خواص الیاف ساخته‌شده استفاده شد. نانوذرات سیلیکای SBA_15 (Santa Barbara Amorphous-15) ساخته‌شده با روش هیدروترمال به‌منظور بهبود خواص مکانیکی الیاف پلیمری اضافه شد. آزمون FTIR برای تعیین حضور نانوذرات در پلیمر به کار برده شد. آزمون BET برای بررسی اندازهٔ حفرات نانوذرات سیلیکای SBA_15 انجام شد و اندازهٔ تخلخل‌ها 77/6 نانومتر به دست آمد که تأییدی بر مزومتخلخل‌بودن نانوذرات است. برای بررسی ریخت‌شناسی الیاف الکتروریسی‌شده و نانوذرات سیلیکای ساخته‌شده، از تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM استفاده شد که مشخص شد میانگین قطر الیاف در محدودهٔ ۴۰۰-۵۰۰ نانومتر و میانگین قطر نانوذرات 18۵ نانومتر است. نتایج حاصل از افزودن نانوذرات سیلیکای SBA_15 به الیاف پلیمری و مقایسهٔ خواص مکانیکی آن با الیاف پلیمری PLGA خالص حاکی از آن بود که افزودن یک درصد نانوذرات سیلیکای SBA_15 به پلیمر از الیاف پلیمری خالص و الیاف دارای 3 درصد نانوذرات سیلیکای SBA_15 خواص مکانیکی بهتری را نشان داده است. هیچ‌یک از گروه‌های آزمون در رشد و تکثیر سلول‌ها ممانعتی ایجاد نکرد.
کلیدواژه‌ها
منگنهٔ زیست‌تخریب‌پذیر پوستی
کو پلیمر پلی‌لاکتیک/گلایکولیک اسید
نانوذرات سیلیکا SBA_15
آسکوربیک اسید
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis and Characterization of Polylactic/Glycolic Acid Copolymer to Prepare Biodegradable Skin Staple

نویسندگان English

Zeynab Bateni 1
Mahnaz Eskandari 2
Masoumeh Haghbin Nazarpak 3
Shadi Askari 4
1 Master, Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology (AUT), Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology (AUT), Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, New Technologies Research Center (NTRC), Amirkabir University of Technology (AUT), Tehran, Iran.
4 PhD Student, Department of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology (AUT), Tehran, Iran.
چکیده English

Skin tissue serves as the body’s first defense barrier. Since this tissue is the most superficial one in the body, it is susceptible to damages from many incidents. Skin staples are one of the tools used in medicine to connect skin grafts. The purpose of this research is to make a degradable polymer skin stapler that uses electrospinning as an alternative to extruding and injecting into a mold. Physicochemical tests were done to determine the properties of the manufactured PLGA fibers. Silica nanoparticles SBA-15 made by hydrothermal method were added to improve the mechanical properties of polymer fibers. Then, FTIR test was carried out to detect the presence of nanoparticles in the polymer. The BET test was also performed to measure the size of the pores of SBA-15 silica nanoparticles as 6.77 nm, which is a confirmation of the mesoporous nature of the nanoparticles. To investigate the morphology of the electrospun fibers and silica nanoparticles, SEM image was used according to which, the average diameter of fibers and average diameter of nanoparticles were obtained as 400-500 nm and 185 nm, respectively. The results obtained from addition of SBA_15 silica nanoparticles to polymer fibers and those from comparing its mechanical properties with pure PLGA polymer fibers indicated that incorporating 1% SBA_15 silica nanoparticles into polymer improved its mechanical properties over pure polymer fibers, while fibers with 3% Silica nanoparticles showed SBA_15 comparable results. According to cytotoxicity investigation, no toxicity was observed in any group, and all groups supported the cell growth. 

کلیدواژه‌ها English

Biodegradable Skin Stapler
Co-Polymer Polylactic/Glycolic Acid
Silica Nanoparticles SBA_15
Ascorbic Acid
  1. Al-Mubarak, L., & Al-Haddab, M. (2013). Cutaneous wound closure materials: an overview and update. Journal of Cutaneous and Aesthetic Surgery, 6(4), 178-188. https://doi.org/10.4103/0974-2077.123395
  2. Almuhamed, S., Khenoussi, N., Bonne, M., Schacher, L., Lebeau, B., Adolphe, D., & Brendlé, J. (2014). Electrospinning of PAN nanofibers incorporating SBA-15-type ordered mesoporous silica particles. European Polymer Journal, 54, 71-78. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.02.010
  3. Beyranvand, F., Gharzi, A., Abbaszadeh, A., Khorramabadi, R. M., Gholami, M., & Gharravi, A. M. (2019). Encapsulation of Satureja khuzistanica extract in alginate hydrogel accelerate wound healing in adult male rats. Inflammation and Regeneration, 39(1), 2. https://doi.org/10.1186/s412-019-324-0090-019
  4. Biedrzycki, A. H., & Brounts, S. H. (2016). Case series evaluating the use of absorbable staples compared with metallic staples in equine ventral midline incisions. Equine Veterinary Education, 28(2), 83-88. https://doi.org/https://doi.org/1111/eve.12523
  5. Blackwood, K. A., McKean, R., Canton, I., Freeman, C. O., Franklin, K. L., Cole, D., Haycock, J. W. (2008). Development of biodegradable electrospun scaffolds for dermal replacement. Biomaterials, 29(21), 3091-3104. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2008.03.037
  6. Chanes-Cuevas, A., Arellano-Sánchez, U., Álvarez-Gayosso, C. A., Suaste-Olmos, F., Villarreal-Ramírez, E., Álvarez-Fregoso, O., Álvarez-Pérez, M. A. (2020). Synthesis of PLA/SBA-15 Composite Scaffolds for Bone Tissue Engineering. Materials Research, 23. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2020-0211
  7. Clark, R. A. F., Musillo, M., & Stransky, T. (2020). Chapter 70 - Wound repair: basic biology to tissue engineering. In R. Lanza, R. Langer, J. P. Vacanti, & A. Atala (Eds.), Principles of Tissue Engineering (Fifth Edition) (pp. 1309-1329). Academic Press. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818422-6.00072-1
  8. Dresner, H. S., & Hilger, P. A. (2009). Comparison of incision closures with subcuticular and percutaneous staples. Archives of Facial Plastic Surgery, 11(5), 320-326. https://doi.org/10.1001/archfaci.2009.44
  9. Filon, F. L., Mauro, , Adami, G., Bovenzi, M., & Crosera, M. (2015). Nanoparticles skin absorption: New aspects for a safety profile evaluation. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 72(2), 310-322. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2015.05.005
  10. Fulvio, P. F., Pikus, S., & Jaroniec, M. (2005). Tailoring properties of SBA-15 materials by controlling conditions of hydrothermal synthesis. Journal of Materials Chemistry, 15(47), 5049-5053. https://doi.org/10.1039/B511346F
  11. Gámez, E., Elizondo-Castillo, H., Tascon, J., García-Salinas, S., Navascues, N., Mendoza, G., Irusta, S. (2020). Antibacterial Effect of Thymol Loaded SBA-15 Nanorods Incorporated in PCL Electrospun Fibers. Nanomaterials (Basel), 10(4), 616. https://doi.org/10.3390/nano10040616
  12. Ghosh, S., More, N., & Kapusetti, G. (2022). Surgical staples: Current state-of-the-art and future prospective. Medicine in Novel Technology and Devices, 100166. https://doi.org/10.1016/j.medntd.2022.100166
  13. Kalluri, L., Satpathy, M., & Duan, Y. (2021). Effect of Electrospinning Parameters on the Fiber Diameter and Morphology of PLGA Nanofibers. Dent Oral Biol Craniofacial Res, 4(2). https://doi.org/10.31487/dobcr.2021.02.04
  14. Kalra, A., Lowe, A., & Al-Jumaily, A. M. (2016). Mechanical Behaviour of Skin: A Review. Journal of Material Sciences & Engineering, 5, 1-7. https://doi.org/10.4172/21690022.1000254
  15. Kim, K., Luu, Y. K., Chang, C., Fang, D., Hsiao, B. S., Chu, B., & Hadjiargyrou, M. (2004). Incorporation and controlled release of a hydrophilic antibiotic using poly (lactide-co-glycolide)-based electrospun nanofibrous scaffolds. Journal of controlled release, 98(1), 47-56. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2004.04.009
  16. Law, A. Y., Butler, J. , Patnaik, S. S., Cooley, J. A., & Elder, S. H. (2017). Biomechanical testing and histologic examination of intradermal skin closure in dogs using barbed suture device and non‐barbed monofilament suture. Veterinary Surgery, 46(1), 59-66. https://doi.org/10.1111/vsu.12576
  17. Madhugiri, S., Dalton, A., Gutierrez, J., Ferraris, J. P., & Balkus, K. J. (2003). Electrospun MEH-PPV/SBA-15 Composite Nanofibers Using a Dual Syringe Method. Journal of the American Chemical Society, 125(47), 14531-14538. https://doi.org/10.1021/ja030326i
  18. Nazarnezhad, S., Kermani, F., Askari, V. R., Hosseini, S. A., Ebrahimzadeh-Bideskan, A., Moradi, A., …, & Kargozar, S. (2022). Preparation and Characterization of Platelet Lysate (Pl)-Loaded Electrospun Nanofibers for Epidermal Wound Healing. Journal of Pharmaceutical Sciences, 111(9), 2531-2539. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2022.04.008
  19. Oswal, S., Borle, R., Bhola, N., Jadhav, A., Surana, S., & Oswal, R. (2017). Surgical Staples: A Superior Alternative to Sutures for Skin Closure After Neck Dissection—A Single-Blinded Prospective Randomized Clinical Study. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, 75(12), 2707.e2701-2707.e2706. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.joms.2017.08.004
  20. Pote, A. K., Pande, V. V., Patel, V. P., Giri, M. A., Pund, A. U., & Shelke, N. V. (2020). State of the art review on emerging applications of mesoporous silica. The Open Nanomedicine Journal, 6(1). https://org/10.2174/2666150002006010012
  21. Pourmollaabbassi, B., Mahdavi, H., Shojaee, S., Salehi Rozveh, H., & Valiani, A. (2022). E-Design and Fabrication of 3D-Printed Polycaprolactone/Poly Lactic-co-Glycolic Acid Hybrid Scaffold Containing Alginate Nanoparticles for Cartilage Tissue Engineering Applications. Journal of Advanced Materials and Technologies, 11(3), 57-74. https://doi.org/10.30501/jamt.2023.321697.1206
  22. Rathinavel, S., Ekambaram, S., Korrapati, P. S., & Sangeetha, D. (2020). Retracted: Design and fabrication of electrospun SBA-15-incorporated PVA with curcumin: a biomimetic nanoscaffold for skin tissue engineering. Biomedical Materials, 15(3), 035009. https://doi.org/10.1088/1748-605X/ab6b2f
  23. Regula, C. G., & Yag‐Howard, C. (2015). Suture Products and Techniques: What to Use, Where, and Why. Dermatologic Surgery, 41, S187–S200. https://doi.org/10.1097/DSS.0000000000000492
  24. Sadeghi-Avalshahr, A., Nokhasteh, S., Molavi, A. M., Khorsand-Ghayeni, M., & Mahdavi-Shahri, M. (2017). Synthesis and characterization of collagen/PLGA biodegradable skin scaffold fibers. Regenerative Biomaterials, 4(5), 309-314. https://doi.org/10.1093/rb/rbx026
  25. Salcido, R. S. (2022). Advances in Skin & Wound Care Version 3.5. Advances in Skin & Wound Care, 35(4). https://doi.org/10.1097/01.ASW.0000821908.38200.80
  26. Stevanović, M., Bračko, I., Milenković, M., Filipović, , Nunić, J., Filipič, M., & Uskoković, D. P. (2014). Multifunctional PLGA particles containing poly (l-glutamic acid)-capped silver nanoparticles and ascorbic acid with simultaneous antioxidative and prolonged antimicrobial activity. Acta Biomaterialia, 10(1), 151-162. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.08.030

 

 

  • تاریخ دریافت 08 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری 20 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 09 اردیبهشت 1403