نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مواد، باشگاه پژوهشگران جوان ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

2 عضو هیأت علمی گروه بیومواد، نانوتکنولوژی و مهندسی بافت، دانشکده فناوری های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

3 عضو هیئت علمی گروه مواد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

توسعه داربست های کامپوزیتی به علت ترکیب شدن خواص مفید دو یا چند ماده در راستای رسیدن به نیازهای مکانیکی و فیزیولوژیکی بافت میزبان روز افزون می باشد. در این تحقیق ابتدا پودر نانوبیوگلاس (nBioglass) با اندازه دانه بین 65-55 نانومتر تهیه و سپس داربست متخلخل سرامیکی بیوگلاس با درصدهای وزنی 30 و 40 ، 50 به روش تکرار پذیری غوطه وری اسفنج پلی یورتان تهیه شد. جهت بهبود استحکام مکانیکی، داربست ها توسط 6% درصدوزنی- پلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات (P3HB) در مدت زمان 30 ثانیه و 1 دقیقه پوشش دهی شدند. جهت مطالعات فازی و عنصری، ریخت شناسی، اندازه ذرات و تعیین گروه عاملی به ترتیب از دستگاه های مشخصه یابی XRD، XRF ،SEM ، FE-SEM و FT-IR استفاده شد. سپس جهت ارزیابی زیست فعالی داربست بهینه با 30 درصد وزنی بیوگلاس و 6 درصد وزنی P3HB انتخاب گردید. جهت زیست فعالی از محلول شبیه سازی بدن (SBF) استفاده شد که داربست ها به مدت 4 هفته در این محلول در درجه حرارت 37 درجه سانتی گراد در انکوباتور نگهداری شد. آزمون های XRD , SEM و AAS نشان دهنده تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح داربست زیست فعال می باشد. در نتیجه، مناسب ترین داربست، داربستی با 30 درصد وزنی بیوگلاس و 6 درصد وزنی P3HB و درصد تخلخل بین %87- 75 می باشد که می تواند در مهندسی بافت استخوان کاربرد داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of bioactivity poly-3-hydroxybutyrate coated Nano-Bioglass 45S5 composite scaffolds for bone tissue engineering

نویسندگان [English]

  • M. Montazeri 1
  • S. Karbasi 2
  • A. Monshi 3
  • R. Ebrahimi-kahrizsangi 1

1 Department of Material engineering, University of Najafabad, City Esfahan, Country Iran

2 Department of Biomaterials, nanotechnology and tissue engineering, Advanced Medical Technology Department, Isfahan University of Medical Sciences, City Esfahan, Iran

3 Department of Material engineering, Isfahan University of technology, City Esfahan, Country Iran

چکیده [English]

Development of composite scaffolds due to combing useful properties of two or more materials in order to meet mechanically and physiologically host tissue is increasing. Firstly, nano-Bio glass (nBG) powder was made with grain size between 55-65nm and then porous nBG of 30, 40 and 50%wt was produced by polyurethane sponge replication method. In order to increase the scaffoldsmechanical properties, they coated with 6%wt poly-Hydroxybutyrate (P3HB) for 30sec and 1min. XRD,XRF, SEM, FE-SEM and FT-IR were used in order to study the phase and elemental structure , morphology , grain size and functional groups , respectively. The scaffold including 30%wt nBG and 6%wt was used for evaluation of bioactivity. Biocompatibility of the scaffold was also tested in SBF solution for 4 weeks at 37 ºC. XRD ,SEM and AAS results showed formation of HA on the surface of scaffold which prove the its biocompatibility, the result is showing that, the best scaffold is 30%wt nBG /6%wt P3HB with 75-87% porosity, which is a good candidate for bone tissue engineering.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioglass 45S5
  • composite scaffolds
  • P3HB
  • Bone tissue engineering
  1. C.Cnhaput, A.Selmani, C.Rivard, "Artificial scaffolding materials for tissue extracellular matrix repair", Current Opinion in Orthopaedics. 7(1) (1996) 62-68.
  2.  D. M. Tan, J. Li, Y. Xiao, R.Crawford,” Mechanical and biological properties of hydroxyapatite/tricalcium phosphate scaffolds coated with poly(lactic-co-glycolic acid)”, Acta Biomaterialia. 4 (2008) 638–645.
  3. L.L. Hench , “Bioceramics: From Concept to Clinic”, Journal of the American Ceramic Society. 74(7) (1991) 1487- 510.
  4.  J. Sehrooten, JA. Helsen, " Adhesion of bioactive glass coating to Ti6Al4V oral implant Biomaterials". 21(14) (2000) 46-191.
  5.  DA. Jones, "Principles and prevention of corrosion ", singapore, MacMillan Publishing Company. (1992).
  6. دوست محمدی، . ع "تهیه و مشخصه یابی پـودر شیشـه زیسـت فعـال وبهینه سازی پوشش آن برای بهبود رفتار خوردگی کاشـتنی فلـزی بدن" .1385 ،دانشکده  مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان،
  7. .م،رفیعی نیا، ش، بنکدار، "بیومتریال هـا ;اصـول وکاربردهـا "،انتشـارات .1386دانشگاه صنعتی امیرکبیر 
  8. S.Misra , S.Valappil, I.Roy, A.Boccaccini, "Polyhydroxyalkanoate (PHA)/inorganic phase composites for tissue engineering applications", Biomacromolecules. 7(50) (2006) 2249-2258.
  9.  Q.Z. Chen, A. R.Boccaccini, "Poly(dl-lactide) coated 45S5 Bioglass®-based scaffolds: Processing and Characterisation", J. Biomed Mater Res. 77A (2006) 445-452.
  10.  R.K. Nalla, J.H.Kinney, R.O.Ritchie, “Mechanistic Fracture Criteria for the Failure of Human Cortical Bone”, Nature Mater. 2 (2003) 164-168.
  11. کرباسی،.س نتظری،م.م "ارزیابی خواص فیزیکی و مکانیکی داربست فعال سرامیکی متخلخل شیشه زیست "45S5 مجله مواد وفنـاوری.1391های پیشرف
  12. Z. Qizhi Chen, D. Ian Thompson, R. Aldo Boccaccini, " 45S5 Bioglass-derived glass– ceramic scaffolds for bone tissue engineering", Imperial College London. (2005) 1-12.
  13. T. Kokubo, H. Takadama, “How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?”, Biomaterials. 27 (2006) 2907– 915.
  14. A. Monshi, M.R. Foroughi, M.R. Monshi, “Modified Scherrer Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size  sing XRD”, World Journal of Nano Science and Engineering. 2[3] (2012) 154-160.
  15. SH.Oh, K. Park, JM. Kim, JH. Lee, ”In vitro and in vivo characteristics of PCL Scaffolds with pore size gradient fabricated by a centrifugation method “, Biomaterials. 28(9) (2007) 1664-1671.
  16. Meyer U,Weisman HP."Bone and Cartiage Engineering".Gabriele Schroder, Heidelberg(Eds). Germany. Springer.1  (2006) 6-10.