بیماری های بسیاری موجب آسیب قرنیه شده که گاه به نابینایی و از دست رفتن شفافیت آن منجر می شوند. تا کنون تنها راه درمان و بازیابی آسیب های قرنیه، پیوند قرنیه بوده است حال آن که این راه به دلیل پس زده شدن بافت پیوندی و یا کمبود بافت های اهدایی عمدتا با سختی هایی همراه است، بدین لحاظ بازسازی ارگان های طبیعی توسط مهندسی بافت از جمله راه های قابل توجه است. با استفاده از این روش جایگزین های مناسب بافت با در نظر گرفتن ویژگی های ذاتی بافت هدف، تهیه می شوند و می توان بر معایب روش پیوند غلبه کرد. قابل توجه است که داربست مناسب در مهندسی بافت قرنیه بایستی شبیه ساز ماتریکس خارج سلولی استرومای قرنیه باشد به این معنا که مشابه با آن ساختاری متشکل لایه های عمود بر هم الیاف موازی نانومتری داشته باشد. الاستومر جدید و تخریب پذیر پلی (گلیسرول سباکیت) با خواص بسیار شبیه به بافت های نرم سنتز شده و کاربرد آن در مهندسی بافت بسیاری از بافت های نرم مورد توجه قرار گرفته است. اما کاربرد این پلیمر در مهندسی بافت قرنیه و استفاده از آن به فرم الیاف نانومتری تاکنون انجام نشده به همین دلیل و در پژوهش حاضر ساخت داربست نانوالیاف موازی از این پلیمر مورد نظر قرار گرفت. بنابراین هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی امکان الکتروریسی این پلیمر به همراه پلی کاپرولاکتون، به عنوان عاملی برای افزایش ویسکوزیته محلول، با چشم انداز کاربرد در مهندسی بافت قرنیه در نظر گرفته شد. همچنین در این پژوهش، پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) با نسبت های متفاوت مولی از پیش سازهای اولیه با هدف بررسی تغییرات ساختاری و زیست سازگاری آن تهیه شد. سنتز پیش پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) مورد استفاده در الکتروریسی با استفاده از نسبت مولی یکسان و 2:2 سباسیک اسید و گلیسرین بود. مرحله بعدی پیش پلیمر نام برده با نسبت های وزنی متفاوت 1:1، 2:1، 3:1 و 4:1 به همراه پلی کاپرولاکتون در مخلوط اتانول و کلرفرم (9:1) حل شدند و تحت پارامترهای متفاوت نظیر غلظت های متفاوت محلول، ولتاژ و فاصله نازل و جمع کننده، الکتروریسی شد تا الیاف نانومتری با آرایش مناسب حاصل شود. جمع کننده مورد استفاده نیز الکترودهای موازی فلزی بودند که در فواصل مشخص از یکدیگر قرار گرفتند تا بهترین آرایش از الیاف موازی حاصل شود. نانوالیاف پلی کاپرولاکتون نیز از محلول با غلظت 10 درصد وزنی تهیه شد. در ادامه خواص ساختاری و شیمیایی، تخریب پذیری و زیست سازگاری نمونه های تهیه شده توسط روش mtt و قابلیت تحریک سیستم ایمنی با ایجاد تماس نمونه های تهیه شده با لکوسیت های خون بررسی شد. در چهارچوب سنتز پلی (گلیسرول سباکیت) از نسبت های مولی متفاوت 2:2 ،2:3 و 3:2 سباسیک اسید به گلیسرین، این پلیمر به روش مشابه ذکر شده در بالا تهیه شد و اثر تغییر نسبت های مولی بر نرخ تخریب و زیست سازگاری ارزیابی شد. نمونه های تهیه شده در تماس با سلول های اندوتلیوم قرنیه قرار گرفتند و تعداد سلول های زنده پس از 7 روز تماس شمارش گردید. از روش های مشخصه یابی روش هایی نظیر آزمون حرارتی افتراقی، پراش پرتو ایکس، آنالیز عنصری، رزونانس مغناطیسی هسته و کروماتوگرافی ژل تراوا در بررسی ساختار این پلیمر پس از تغییر نسبت های مولی مواد سازنده استفاده شدند. مطالعه مورفولوژی نانوالیاف جهت دار تهیه شده از دو پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) و پلی کاپرولاکتون، دستیابی به ساختار مناسب، شفاف و شبیه به ساختار واقعی قرنیه را نشان داد و این امر برآورده شدن ضرورت اولیه داربست های مناسب مهندسی بافت قرنیه را بیان می کند. در این مطالعه، اصلاح سازی روش الکتروریسی جهت تولید داربست های نانوالیاف، با تغییر شکل جمع کننده مورد استفاده به الکترودهای موازی فلزی بود. الیاف جهت دار در فاصله میان دو الکترود با قطر الیاف 550-300 نانومتر جمع آوری شدند. نتایج نشان داد که پایداری ساختاری، ترشوندگی و نرخ تخریب داربست های نانوالیاف تهیه شده در شرایط آزمایشگاهی بسیار تحت تاثیر نسبت وزنی پلیمرهای مورد استفاده بوده و این الیاف کاندیدای مناسبی در مهندسی بافت قرنیه خواهند بود. بررسی های ساختاری الیاف تهیه شده، بلورینگی پایین الیاف تهیه شده از آمیزه پلیمری پلی (گلیسرول سباکیت) و پلی کاپرولاکتون را نشان داد و با افزایش محتوی پلی (گلیسرول سباکیت) کاهش بلورینگی مشاهده شد. هیچ یک از داربست های تهیه شده سمی نبودند و حتی سلول های اندوتلیوم قرنیه در مجاورت داربست های تهیه شده از نسبت های وزنی 4:1 و 1:1 از دو پلیمر، از نرخ رشدی معادل با نمونه کنترل برخوردار بودند که تنها سلول های در تماس با محیط کشت بودند و آن ها هیچ گونه اثر تحریکی بر سلول های سفید خونی نداشته و موجب تحریک سیستم ایمنی بدن نشدند. میزان اتصالات عرضی پیش پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) تهیه شده با نسبت های مولی متفاوت از پیش سازهای اولیه، با افزایش میزان سباسیک اسید در ساختار (نسبت مولی 2:3) و مدت زمان پخت افزایش یافت. شبکه پلیمر با ترکیب 2:3 کمترین میزان بلورینگی را داشته که مستقیما اثر گذار بر نرخ تخریب آن در محلول بافری فسفات بود به نحوی که این ترکیب سریع ترین میزان تخریب طی 28 روز را نشان داد. در این ترکیب (نسبت مولی 2:3 سباسیک اسید و گلیسرین) وزن مولکولی بالا و میزان بالای واکنش های استری شدن به دلیل میزان بالاتر سباسیک اسید مشاهده شد. دو نسبت مولی 2:2 و 2:3 سباسیک اسید و گلیسرین در آزمون های زیست سازگاری رفتار بهتری داشته و سلول های زنده در تماس با این ترکیبات پس از 7 روز تماس نرخ رشد بهتری را نشان دادند.

پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت به دلیل چقرمگی شکست پایین و چسبندگی ناکافی بین پوشش و زیرلایه، تأمین کننده دوام و پایداری مطلوب کاشتنی فلزی نخواهد بود. لذا کاربرد نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت با تقویت کننده های سرامیکی نظیر زیرکونیا مورد توجه قرار گرفته است. با در نظر داشتن ساختار نانوکامپوزیتی استخوان و ساخت کامپوزیتی نانومتری که مشابهت رفتاری هر چه بیشتر با بافت سخت بدن را موجب می شود می توان حفظ زیست سازگاری و زیست فعالی مطلوب هیدروکسی آپاتیت و کنترل نرخ انحلال پوشش و بهینه نمودن خواص مکانیکی آن را انتظار داشت. هدف از این پژوهش، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر و پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال به روش سل- ژل بود. نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا به روش سل- ژل و با استفاده از مواد اولیه شامل پیش سازهای کلسیم، فسفر، زیرکونیم و ایتریم تهیه شد و پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت-زیرکونیا نیز به روش سل- ژل غوطه وری بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال تهیه شد. تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب استفاده شد. تأثیر دمای کلسینه کردن بر ترکیب فازی، اندازه دانه و میزان بلورینگی پودر و پوشش های نهایی مورد بررسی قرار گرفت. تأثیر تغییر میزان اکسید پایدارکننده ایتریا بر ترکیب فازی محصولات نهایی بررسی شد و به کمک آنالیز حرارتی افتراقی (dta)، خواص حرارتی ژل خشک شده ارزیابی شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) نیز برای آنالیز بنیان های موجود در پودر حاصل استفاده گردید. به منظور بررسی شکل و اندازه ذرات پودر نانومتری، از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بهره گرفته شد. مورفولوژی و ریزساختار پوشش و فصل مشترک پوشش و زیرلایه به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه هیدروکسی آپاتیت توسط تکنیک (eds ) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی نرخ انحلال و خواص سازگاری زیستی و مقایسه آن با خواص پوشش هیدروکسی آپاتیت تک فاز، پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-زیرکونیا در محلول سرم فیزیولوژی (9/0 درصد کلرید سدیم) به مدت چهار روز غوطه ور گردید. از تکنیک طیف سنجی جذب اتمی (aas) برای تعیین میزان رهایش یون کلسیم از پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-زیرکونیا استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی گراد، فاز غالب در محصول تولیدی، هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا با شبکه های بلوری مختلف است و فازهای تری کلسیم فسفات وcazro3 به میزان جزیی در ساختار دیده می شوند و میزان آن ها با افزایش دمای کلسینه کردن افزایش می یابد. بلورینگی پودر و پوشش های کامپوزیتی کلسینه شده در 950 درجه سانتی گراد به ترتیب حدود 70 و 80 درصد ارزیابی شد که نسبت به پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت افزایش نشان می دهد. تعیین اندازه دانه ها با کمک روش شرر و تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری، حضور نانوذرات زیرکونیا (20-30 نانومتر) در زمینه هیدروکسی آپاتیت با نانوذرات 40-80 نانومتری را تأییدکرد. همچنین توزیع یکنواختی از ذرات تقویت کننده زیرکونیا در میان ذرات فاز زمینه هیدروکسی آپاتیت مشاهده شد. پوشش های نانوساختار نیز در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت و با نرخ آرام حرارت دهی به دست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، پیوستگی مناسب پوشش و زیرلایه را در فصل مشترک نشان داد. نتایج آزمون طیف-سنجی جذب اتمی حاکی از افزایش غلظت یون کلسیم آزاد شده از پوشش ها با گذشت زمان بود و میزان یون کلسیم آزاد شده در پوشش های کامپوزیتی نسبت به پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت کمتر بود. پودر نانوساختار کامپوزیتی تهیه شده در این پژوهش می تواند در مصارفی چون تولید نانوکامپوزیت های پیوند استخوان مصنوعی، ساخت کاشتنی های ارتوپدی تکه ای به کار رود. پوشش های نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا نیز به دلیل ساختار و ابعاد نانومتری فازهای تشکیل دهنده، موجب کاهش مدت زمان تثبیت کاشتنی در مجاورت بافت سخت شده و ضریب اطمینان درمان را افزایش خواهند داد.