بررسی رفتارهای رئولوژیکی و زیست فعالی نانوکامپوزیت های تزریق پذیر شیشه cao-sio2-p2o5- هیالورونیک اسید

مواد زیست فعال مانند هیدروکسی آپاتیت (ha) و شیشه های زیست فعال برای ترمیم نقص های استخوان و دندانی به طور گسترده استفاده شده اند[1, 2]. این مواد دارای قابلیت تشویق استخوان سازی هستند، ضمن اینکه غیر سمی، غیر حساسیت زا و غیر التهاب زا هستند و به عنوان ماده زیست-فعال شناخته شده اند، زیرا قادر به تشکیل پیوند شیمیایی با بافت اطراف می باشند. محصولات مواد زیست فعال و استخوان ساز معمولا" در قالب بلوک های متراکم و یا متخلخل، گرانول و خمیرهایی با قابلیت شکل پذیری هستند[2-5]. مشکل عمده بلوک های استخوانی شکل خاص آن-هاست که مناسب برای جایگزینی در نقیصه هایی با شکل های بی قاعده نیستند. بنابراین لازم است تا متناسب با شکل نقیصه شکل دهی شوند. لازم به ذکر است که شکل دهی این مواد ترد مشکل است و به سختی ماشین کاری می شوند، زیرا تنش ایجاد شده بوسیله ابزار برش باعث ایجاد ترک و اشاعه سریع آن می شود که منجر به شکست ناگهانی قطعه می شود. مشکل گرانول های جایگزین استخوان نیز این است که محل نقص را ترک کرده و به بافت مجاور مهاجرت می کنند. مواد زیستی تزریق پذیر تشکیل شده از سرامیک ها، شیشه ها و محلول های پایه آب مشکل گرانول ها را از بین برده است. خمیرهای تزریق پذیر مزیت های بسیاری نسبت به سرامیک های مرسوم دارد. به عنوان مثال، آن ها توانایی انتقال داروهای متفاوت یا مولکول های بیولوژیکی، و همچنینکنترل خواص رهایش را دارند[6-8]. مواد زیست فعال به شکل خمیر بطور وسیعی برای درمان شکستگی ستون فقرات، نقص های استخوانی در صورت، جمجمه و فک، درزگیری کانال ریشه استخوان دندان و حتی درمان بیماری بازگشت ادراری در کودکان مورد استفاده قرار می گیرند[9-17]. خمیرهای زیست فعال با قابلیت شکل پذیری و تزریق بر حسب اتفاق های وابسته به زمان که در ساختار داخلی آن ها ایجاد می شود، به دو دسته تقسیم می شوند،سیمانی و غیر سیمانی. در خمیرهای سیمانی واکنش شیمیایی بین اجزاء خمیر منجر به تشکیل فاز جدید و تشکیل شبکه ای که گرانروی خمیر را افزایش می دهد، می شود. بنابراین بعد از گذشت زمان مشخص(زمان گیرش)، خمیر گیرش یافته و سخت می گردد. در حالیکه، در خمیرهای غیر سیمانی، واکنش شیمیایی بین اجزاء ترکیب خمیر ایجاد نشده و فاز جدیدی نیز بوجود نمی آید. در این نوع خمیرها، تغییر گرانروی تنها با تغییرات فیزیکی ترکیبات مانند: خشک شدن، امکان پذیر است(تبخیر فاز مایع). سیمان های کلسیم فسفاتی تهیه شده از کلسیم فسفاتهای فعال و محلولهای آبی نمکهای فسفات جزء مواد زیست فعال سیمانی هستند. درمقابل، خمیرهای تهیه شده از کلسیم فسفاتهای غیر فعال(مانند هیدروکسی آپاتیت و بتاتری کلسیم-فسفات) و محلولهای پلیمری به عنوان خمیرهای غیر سیمانی معرفی شده اند. در مقوله خمیرهای تزریق پذیر، خواص جریان یابی بسیار مهم هستند، زیرا این خمیرها باید براحتی و بدون جدایش فازی تزریق شوند. به عنوان مثال به هنگام اصلاح بیماری بازگشت ادراری، خمیر زیست فعال باید یک مسیر نسبتا طولانی را از میان حالب طی کند، بنابراین قابلیت جریان یابی آن حائز اهمیت است. همچنین جریان یابی در خمیرهای شکل پذیر که برای نقص استخوانی با شکل پیچیده استفاده می شوند، مهم است، زیرا که خمیر باید جریان یافته و تمام قسمت های نقیصه را پر کند. خواص جریان یابی خمیر سیمانی مانند سیمان های کلسیم فسفاتی در مقاله ها بحث شده است[18-20]. همچنین در خمیرهای غیر سیمانی، رفتار جریان یابی محلول آبی بتا تری کلسیم فسفات توسط بارود و همکارانش[21]و بوهنر و همکارانش[22] مورد تحقیق قرار گرفته است. در هر دو نوع خمیر، نقش پارامترهایی مانند: نسبت پودر به مایع، اندازه ذره و توزیع فاز جامد و یسکوزیته فاز مایع، در رفتار جریان تاثیر دارد. شیشه های زیست فعال یک دسته مهمی برای درمان استخوان به عنوان پرکننده یا داربست می-باشند. آپاتیت تشکیل شده روی سطح این مواد که بعد از قرار گرفتن در محلول های بدن حاصل می-شود، باعث ایجاد پیوند شیمیایی با استخوان و حتی بافت نرم می شود. شیشه های زیست فعالی که از روش سل- ژل تهیه می گردند، دارای سطح ویژه بالا و در نتیجه زیست فعالی بالا هستند. مزیت دیگر مواد شیشه زیست فعال در مقایسه با کلسیم فسفات ها مانند هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم فسفات حضور عنصر سیلسیسم در ترکیبشان است. سیلسیم وقتی به صورت کاتیون سیلیکات آزاد می شود، باعث افزایش فعالیت های ژنی در سلول ها و افزایش سرعت تبلور استخوان می گردد. تاثیر یون های سیلیکاتبه عنوان مهیج در تکثیر و فعالیت سلول های استخوان ساز در تحقیقات دیگر به اثبات رسیده است[23]. پودر شیشه زیست فعال با محلول پلیمری ویسکوز مخلوط گردیده و تشکیل خمیری با قابلیت تزریق را می دهد، این خمیر تزریق پذیر در ترمیم بافت سخت و نرم به کار برده می شود. زیست فعالی برون تنی و خواص جریان یابی خمیر آماده شده شدیداً تحت تأثیر پارامترهای مختلف فیزیکی ذرات شیشه، مانند مورفولوژی و اندازه حفرات توزیع شده می باشد. این اختلاف مورفولوژی ناشی از اختلاف در روش سل- ژل است. تاکنون، مطالعات بسیار محدودی بر روی خمیرهای شیشه زیست فعال و توسعه این مواد انجام شده است، و بنابراین مطالعه روی این مواد جالب است. تحقیقات بسیار کمی بر روی افزایش حجم بافت نرم با استفاده از خمیرهای شیشه انجام شده است. ترکیب هیدروژل کایتوسان/ شیشه زیست فعال توسط کوتو و همکارانش انجام شد و خواص جریان یابی خمیرهای تولید شده ارزیابی گردید[24]. در این تحقیق شیشه های زیست فعال از روش سل- ژل به دست آمده و کامپوزیت های این شیشه ها با محلول های هیالورونیک اسید(3%)، سدیم آلژینات(10% و3 %) و مخلوط آنهاتهیه و مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق تأثیر مورفولوژی شیشه های به دست آمده از دو روش متفاوت سل- ژل، بر روی زیست فعالی و خواص جریان یابی است. زیست سازگاری، خاصیت ویسکوالاستیک و اصلاح خواص جریان یابی(در دو مد نوسانی و چرخشی)، هیالورونیک اسید و سدیم آلژینات باعث شده است تا این ماده به عنوان فاز مایع انتخاب شود[25]. ثابت شده است که این دو پلیمر در ساخت فضای بین-سلولی هم شرکت می کند[26].رفتار پایداری ساختار و تشکیل آپاتیت خمیرها در شرایط برون تنی با غوطه وری در محلول شبیه بدن در طول 14 روز تحت شرایط دینامیک و استاتیک مشخصه یابی شد.