بیماری های قلبی یک علت پیشتاز و عمده مرگ و ناتوانی در ملت های صنعتی و جهان توسعه یافته می باشد که تقریباً 40% مرگ و میر همه ی افراد بشر محاسبه شده است. روش های درمانی مختلفی برای سکته ی قلبی همچون دارو درمانی، پیوند قلب و سلول درمانی وجود دارد. مهندسی بافت قلب یکی از امیدوارکننده ترین استراتژی ها برای بازسازی ماهیچه ی قلب آسیب دیده می باشد و تلاش اصلی برای تولید کردن یک بستر بیوفعال با خصوصیات مناسب می باشد که ماتریکس خارج سلولی را در ساختار و عملکرد، تقلید کند. با توجه به بافت الاستیک غیر خطی و غیر ایزوتروپیک ماهیچه ی قلب و همچنین متحرک بودن آن، پلیمر مورد استفاده باید دارای ساختار الاستیک باشد تا بتواند هر گونه تنش از طرف ماهیچه ی قلب را تحمل کند. در این پژوهش از دو پلیمر سنتز شده ی پلی استر یورتان و پلی استر یورتان اوره به خاطر زیست تخریب پذیری، الاستیسیتی و خواص مکانیکی مطلوب و پلیمر طبیعی ژلاتین نوع a به خاطر ویژگی هایی همچون داشتن زیست تخریب پذیری، هیدروفیلی و فراهم کردن محیط مناسب برای رشد و تکثیر سلولی، استفاده شد. برای تعیین خصوصیات پلیمرها از آنالیزهای طیف سنجی atr-ftir، آنالیز dsc و آنالیز xrd استفاده گردید. سپس به منظور تولید داربست نانوالیاف مناسب به منظور مهندسی بافت قلب، 6 حالت مختلف در نظر گرفته شد و محلول هایی از پلیمرهای پلی استر یورتان و پلی استر یورتان اوره به تنهایی و سپس مخلوط با ژلاتین با نسبت وزنی 70/30 و 50/50 تهیه و الکتروریسی گردید. علاوه بر الکتروریسی نانوالیاف تصادفی، در 4 حالت مختلف نانوالیاف آرایش یافته نیز تولید گردید. آنالیزهای مختلفی به منظور بررسی خواص داربست های تهیه شده انجام شد. نتایج آنالیزهای زاویه تماس و تخریب پذیری نشان داد که با افزایش ژلاتین در مخلوط پلیمری آبدوستی و تخریب پذیری افزایش یافته است. آنالیز استحکام کششی در دو شرایط خشک و تر انجام گردید، و نتایج نشان داد که در شرایط تر نسبت به شرایط خشک برای داربست نانوالیاف حاوی ژلاتین استحکام کششی و مدول کاهش و ازدیاد طول افزایش یافته است. خواص استحکامی داربست نانوالیاف آرایش یافته در دو جهت موازی و عمود برجهت آرایش یافتگی الیاف، به طور معنی داری متفاوت بوده و بیانگر این است که با استفاده از داربست نانوالیاف آرایش یافته می توان خواص غیرایزوتروپیک مطلوب مورد نیاز برای مهندسی بافت قلب به منظور تقلید از بافت غیرایزوتروپیک ماهیچه قلب را به دست آورد. نتایج آنالیز دینامیک مکانیکی نشان دادکه در فرکانس های فیزیولوژیکی مربوط به فعالیت قلب، با افزایش فرکانس برای داربست های نانوالیاف تولید شده تفاوت چندانی در مدول ذخیره و اتلاف مشاهده نمی شود و از نظر بیومکانیکی پایدار می باشند. همچنین در دو جهت مختلف موازی و عمود بر جهت آرایش یافتگی الیاف، اعداد متفاوتی برای مدول ذخیره و مدول اتلاف وجود دارد. در نتیجه خواص غیرایزوتروپیک برای داربست نانوالیاف آرایش یافته با استفاده از آنالیز دینامیک مکانیکی هم نشان داده شد. همچنین با افزایش دما از c? 25 تا c? 37 که دمای طبیعی بدن می باشد، خواص غیرایزوتروپیک تغییر نکرده است. مدول ذخیره به دست آمده در این پژوهش برای داربست های نانوالیاف آرایش یافته ی پلی استر یورتان/ژلاتین 70/30 و پلی استر یورتان اوره/ژلاتین 70/30 در دو جهت، نسبت به سایر داربست های نانوالیاف تولید شده، بیشتر با محدوده ی مدول قلب مطابقت داشته و به دلیل داشتن خواص غیرایزوتروپیک به نانوالیاف تصادفی ترجیح داده می شوند.

در بخش اول این تحقیق، نانوالیاف متخلخل پلی کاپرولاکتون به روش الکتروریسی تر تولید شد. در ابتدا دو حلال متیلن کلراید و دی-متیل فرم آمید انتخاب شد و حمام آب نیز به منظور جمع آوری وب در حین الکتروریسی تهیه گردید. محلول های الکتروریسی با نسبت های 90:10 ، 80:20 و 70:30 از مخلوط دو حلال دی متیل فرم آمید : متیلن کلراید تهیه گردیدند و تاثیر نسبت دو حلال بر هدایت الکتریکی و گرانروی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور انتخاب غلظت بهینه پلیمر، 4 غلظت 5/10% ، 11% ، 5/11% و 12% وزنی/حجمی پلی کاپرولاکتون تهیه و برای هر کدام الکتروریسی تر انجام شد. . در ادامه تاثیر فاصله ریسندگی بر تخلخل الیاف مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از نرم افزار porosity مساحت ونسبت قطر حفرات سطح الیاف اندازه گیری شد. به منظور بررسی مورفولوژی الیاف تولید شده به روش الکتررویسی تر و وجود یا عدم وجود تخلخل روی الیاف از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. به دلیل احتمال کاهش استحکام وب تولید شده به روش الکتروریسی تر، با استفاده از دستگاه زوییک استحکام وب-های تهیه شده در سه فاصله ریسندگی 5/1 ، 5/4 و 6 سانتی متر اندازه گیری شد. همچنین برای مقایسه میزان بلورینگی و ضخامت کریستال های دو وب نانوالیاف متخلخل پلی کاپرولاکتون و وب نانوالیاف بدون ایجاد حفره از روش آنالیز حرارتی dsc استفاده شد. در بخش دوم تحقیق، داروی نیستاتین به محلول الکتروریسی اضافه گردید و تاثیر دارو بر هدایت الکتریکی و گرانروی محلول مورد بررسی قرار گرفت. همچنین موفولوژی الیاف تولید شده به روش الکتروریسی تر و وجود یا عدم وجود تخلخل در صورت حضور نیستاتین با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مشاهده شد. با استفاده از طیف مادون قرمز با تبدیل فوریه، بررسی شکل گیری واکنش و برهم کنش بین پلی کاپرولاکتون و نیستاتین انجام گردید.

در سال های اخیر تلاش های زیادی جهت بهبود ویژگی های منسوجات پزشکی صورت گرفته است و از آنجایی که معمولاًیک ماده به تنهایی قادر به تأمین تمامی ویژگی ها و الزامات یک منسوج پزشکی نمی-باشد، امروزه از ترکیبات جدید و مختلفی مانند پلیمرهای طبیعی، مصنوعی و مخلوطی از آن ها و مواد دیگر جهت کاربردهای پزشکی استفاده می گردد. کیتوسان مشتقی از کیتین است که در فرآورده های بالینی به دلیل زیست سازگاری با بقیه مواد، غیر سمی بودن، قدرت جذب بالا ، در دسترس بودن و خواص مطلوب دیگری مانند توقف خونریزی، توقف رشد باکتری و زیست تخریب پذیری، بطور وسیعی در کاربردهای بیوپزشکی استفاده می شود. حلالیت اندک کیتوسان باعث محدودیت هایی در کاربرد این ماده ارزشمند شده است. کربوکسی متیل کیتوسان (cmc) یکی از مشتقات کیتوسان است که دارای خواص جالب توجهی مانند قابلیت بالای جذب یون های فلزی و محدوده ی وسیع تر حلالیت نسبت به کیتوسان می باشد. در این تحقیق پلی وینیل الکل نیز که یک ماده زیست سازگار، زیست تخریب پذیر و قابل حل در آب می باشد، جهت کمک به فرآیند الکتروریسی کربوکسی متیل کیتوسان به همراه اضافه کردن عصاره ی آلوئه ورا بعنوان یک ماده ضد التهاب و همچنین آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین جهت افزایش خاصیت ضد باکتری وب نانو الیاف تولیدی بکار رفته است. غلظت بهینه ی8% برای پلی وینیل الکل، 5% برای مخلوط پلی وینیل الکل/کربوکسی متیل کیتوسان با نسبت 80/20، غلظت 15%(وزنی-وزنی) آلوئه ورا نسبت به وزن پلیمر موجود در مخلوط پلی وینیل الکل/کربوکسی متیل کیتوسان(80/20) و همچنین غلظت 5%(وزنی-وزنی) سیپروفلوکساسین نسبت به وزن پلیمر در ترکیب حاوی 15% آلوئه-ورا، انتخاب گردید. پس از الکتروریسی محلول ها، مورفولوژی و میانگین قطر نانو الیاف حاصل توسط تصاویر sem بررسی شدند. نتایج این تحقیق نشانگر کاهش قطر نانو الیاف پلی وینیل الکل پس از اضافه کردن کربوکسی متیل کیتوسان و آلوئه ورا به ترتیب با میانگین قطری( 265/63(sd=4/507 و( 589/68(sd=72/473 نانومتر است. دلیل این امر، غالب بودن اثر افزایش هدایت الکتریکی بواسطه ی افزودن این مواد به پلی وینیل الکل نسبت به افزایش ویسکوزیته می باشد. افزایش سیپروفلوکساسین نیز موجب کمتر شدن تاثیر هدایت الکتریکی آلوئه ورا شده و باعث ایجاد الیافی با میانگین قطری بیشتر نسبت به حالت بدون دارو می شود .طیف سنجی مادون قرمز نیز تایید کننده ی حضور اجزای ترکیب در وب تولیدی بود. خاصیت ضد میکروب وب های نانو الیاف تولیدی نیز دربرابر دو نوع باکتری سودوموناس ایروژینوزا و استافیلوکوکوس آرئوس بررسی شد که نشان دهنده ی خاصیت ضد باکتری آلوئه ورا در برابر باکتری سودوموناس ایروژینوزا و عدم وجود این خاصیت در برابر باکتری استافیلوکوکوس آرئوس بر روی بستر پلی وینیل الکل/کربوکسی متیل کیتوسان است.

زمانی که به بافت استخوان آسیب وارد می شود، ممکن است بافت آسیب دیده، با استفاده از سلول های بنیادین خود که دارای توان خود سازی هستند، آسیب را ترمیم کند. اما در صورتی که گستره ی جراحت به گونه ای باشد که سبب از بین رفتن بخش بزرگی از آن استخوان شود، از پروتزهای دائمی استفاده می شود که التهاب و مشکلات حرکتی زیادی را برای مصدوم ایجاد می کنند. امروزه برای رفع مشکلات پروتزها سعی شده است با استفاده از مهندسی بافت، استخوان آسیب دیده را ترمیم کرد و داربست های نانو لیفی در تحقیقات گذشته جهت ایجاد بافت استخوان به کار گرفته شده اند. مشکل عمده محققان در این زمینه، عدم توانایی نفوذ سلول به لایه های میانی داربست استخوانی می باشد به طوری که سلول کاشت شده تنها بر روی سطح اولیه داربست نفوذ می کند. در این پژوهش داربستی بوسیله الکتروریسی نانو الیاف پلی کاپرولاکتون و ژلاتین ساخته شد. برای طراحی تخلخل مناسب و کافی جهت نفوذ و رشد سلول بر روی آن، فاز ژلاتین در حلالی مناسب حذف گردید. نتایج حاصل حاکی از آن است که اندازه و توزیع تخلخل های ایجاد شده بسیار مناسب بوده به گونه ای که سلول های به مراتب بیشتری بر روی داربست متخلخل سه بعدی ایجاد شده توانایی رشد و تکثیر و نفوذ به داربست را دارند. در ضمن نتایج قطر و آرایش یافتگی مناسبی از داربست های طراحی شده بدست آمد که استحکام قابل قبولی را برای داربست اولیه نشان داده اند.

چکیده تلاشهای زیادی برای بکارگیری مهندسی بافت، جهت بازسازی و درمان تقریبا کلیه قسمتهای بدن صورت گرفته است. در این میان ترمیم ضایعات عصبی بدلیل پیچیدگی سیستم عصبی از نظر عملکرد و آناتومی و غیر موثر بودن روشهای رایج درمان، از اهمیت زیادی برخوردار است. در سیستمهای زنده، ماتریکس خارج سلولی نقش اساسی در کنترل رفتار سلولها دارد. با توجه به اینکه داربست مورد استفاده در مهندسی بافت، تقلیدی از ماتریکس خارج سلولی در داخل بدن می باشد، خصوصیات داربست مورد استفاده ، نقش اساسی در مهندسی بافت دارد. بدلیل تشابه داربستهای نانوالیاف از نظر ابعادی به اجزای ماتریکس خارج سلولی در داخل بدن، داربستهای نانوالیاف بستر مناسبی جهت چسبندگی و تکثیر سلولها می باشند. براین اساس در این تحقیق، داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون جهت مهندسی بافت سلولهای عصبی بکار گرفته شد. ابتدا بمنظور بهینه کردن مرفولوژی داربست نانوالیاف، اثر خواص رئولوژیکی محلول پلی کاپرولاکتون بر مرفولوژی نانو الیاف حاصله مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اهمیت پارامترهای تخلخل داربستهای نانوالیاف، در این تحقیق با بکارگیری پردازش تصویری، تخلخل لایه های مختلف و همچنین پیش بینی امکان نفوذ سلولهای مختلف به داخل داربست نانوالیاف صورت گرفت. سپس اثر ضخامت داربست نانوالیاف بر رشد، تکثیر و مرفولوژی سلولها بررسی و رفتار سلولهای مختلف بر داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون بررسی گردید. در این تحقیق، خواص آبدوستی و بیولوژیکی داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون از طریق مخلوط کردن پلی کاپرولاکتون با ژلاتین و تهیه داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون/ژلاتین، هیدرولیز قلیایی داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون و پیوند کووالانسی ماتریژل به سطح داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون، بهبود و رفتار سلولهای عصبی بر داربستهای بهبود داده شده بررسی گردید. با توجه به خاصیت الکتریکی سلولهای عصبی، در این تحقیق با استفاده از پلی آنیلین داربست نانوالیاف رسانا تهیه و تحریک الکتریکی سلولهای عصبی بر داربست نانوالیاف رسانا انجام گرفت. نتایج آزمایشات انجام شده در این تحقیق نشان داد که خواص رئولوژیکی محلول پلی کاپرولاکتون بر مرفولوژی، کیفیت و یکنواختی داربست نانوالیاف حاصله تاثیر دارد. مقایسه رشد و تکثیر سلولها بر داربستهای نانوالیاف با ضخامتهای متفاوت نشان داد که داربستهای نانوالیاف با ضخامت بیشتربدلیل پایداری ابعادی بیشتر، بستر مناسبتری جهت رشد و تکثیر سلولها فراهم می کنند. بررسی رفتار سلولهای مختلف بر داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون نشان داد، سلولهای مختلف بدلیل ماهیت مختلف، رفتار متفاوتی بر داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون نشان می دهند. آزمایشات انجام شده در انجام این تحقیق نشان داد که مخلوط پلی کاپرولاکتون/ژلاتین، هیدرولیز قلیایی داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون و اتصال کووالانسی ماتریژل به سطح داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون، خواص آبدوستی و بیولوژیکی داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون را بهبود بخشیده و رشد و تکثیر سلولهای پیش ساز عصبی و همچنین گسترش زوائد نورونی بر این داربستها بیشتر از داربست نانوالیاف پلی کاپرولاکتون بوده است. نتایج انجام آزمایشات تحریک الکتریکی نشان داد که شدت و مدت زمان تحریک الکتریکی بر رشد، تکثیر و طول زوائد نورونی تاثیر و در صورتیکه شدت و مدت زمان مناسبی جهت تحریک الکتریکی بکار گرفته شود، انجام این عملیات باعث افزایش رشد و تکثیرسلولهای پیش ساز عصبی و همچنین افزایش طول زوائد نورونی می گردد. کلمات کلیدی: مهندسی بافت عصب، داربست نانوالیاف، پلی کاپرولاکتون، بهبود خواص