طراحی و ساخت داربست های نانولیفی از زیست پلیمر های ژلاتین، کیتوسان و کندروایتین سولفات برای کاربرد در مهندسی بافت پوست با استفاده از فرایند الکتروریسی
چکیده
مهندسی بافت علمی است که بر اساس تعامل میان رشته های مختلف و ترکیب علومی مانند مهندسی پلیمر، بیولوژی، ایمنی شناسی و جراحی پیشرفت می کند. این رشته در پاسخ به نیاز روز افزون جایگزینی بافت های آسیب دیده ایجاد شده است و می تواند روشی مطمئن در بازسازی و جایگزینی بافت ها و یا حتی اندام های بدن باشد. یکی از روش ها شامل کاشت سلول بر روی داربست سه بعدی و زیست تخریب پذیراست که این داربست نقش یک زمینه خارج سلولی مصنوعی را ایفا می کند. این بافت پس از آن در محیط بدن قرار داده می شود. در این تحقیق هدف طراحی و ساخت داربستی با ساختار نانولیفی حاوی سه زیست پلیمر ژلاتین، کیتوسان و کندروایتین سولفات جهت کاربرد در مهندسی بافت پوست است. با توجه به برهم کنش های موجود بین سه پلیمر ذکر شده و نقش تعیین کننده سامانه حلال استفاده شده در موفقیت فرایند الکتروریسی، طرح در سه فاز انجام شد. در فاز اول تولید نانو الیاف از آلیاژ ژلاتین و کیتوسان در سه نسبت مختلف با استفاده از سامانه حلال تری فلورو استیک اسید و دی کلرومتان و همچنین تاثیر تغییر نسبت کیتوسان در آلیاژ بر رفتار سلولی و خواص فیزیکی- شیمیایی داربست ها به دقت مورد بررسی قرار گرفت. در فاز دوم، ریسندگی آلیاژ ژلاتین/کندروایتین سولفات در سه نسبت مختلف کندروایتین سولفات مطالعه شد. در هر دو فاز با استفاده از طراحی آزمایش با روش پاسخ سطح معادلات قطر بر حسب متغیرهای تعیین شده نوشته و شرایط فرایندی بهینه تعیین شد. شرایط بهینه در فاز اول شامل ولتاژ 27 کیلوولت، نرخ تغذیه ml/hr 5/0 و در فاز دوم شامل ولتاژ 19 کیلوولت، نرخ تغذیه ml/hr 6/0 بوده است. مقایسه نتایج حاصل از مدل درجه دو به دست آمده با نتایج حاصل از آزمایشات در هر دو فاز تایید کننده قابلیت پیش بینی نتایج توسط مدل است. پس از انجام آزمایشات برون تنی، داربست بهینه ژلاتین/کیتوسان با نسبت 70/30 (میانگین قطر الیاف 185 نانومتر) و داربست بهینه ژلاتین/کندروایتین سولفات با نسبت 85/15 (میانگین قطر الیاف 184 نانومتر) انتخاب شدند. در فاز سوم نانوالیاف سه جزئی از سه زیست پلیمر مورد نظر با روش ریسندگی همزمان در شرایط بهینه تعیین شده در دو فاز قبل انجام شد. برای بررسی و مقایسه نمونه های حاصل، از آزمون های متعددی شامل : تعیین میانگین قطر الیاف و انحراف از معیار آن ها، خواص مکانیکی (استحکام کششی و کرنش در شکست)، طیف سنجی مادون قرمز، تخلخل، آنالیز حرارتی، بررسی ویسکوزیته و هدایت الکتریکی محلول، بررسی زیست فعالی آن ها (سلول های فیبروبلاست انسانی) و همچنین پیوند زدن نمونه بهینه بر روی مدل حیوانی استفاده شده است. دو نمونه بهینه دو جزئی و سه جزئی در پایان جهت بررسی قابلیت های عملیاتی کاربرد آن ها در محیط درون تنی بر روی یک مدل حیوانی (موش صحرایی) پیوند زده شدند و نتیجه کاربردی طرح طی 14 روز در محیط درون تنی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از مطالعه بافت بازسازی شده در محل پیوند نشان دهنده عملکرد مناسب داربست در ترمیم و همچنین ایجاد بافتی با مورفولوژی مشابه پوست طبیعی می باشد.