ساخت و ارزیابی خواص ساختاری، استحکام و زیست فعالی داربست نانوکامپوزیت فیبروین ابریشم-دیوپسید جهت استفاده در مهندسی بافت استخوان

کاربرد کامپوزیت ها به عنوان بیوماده در مصارف بازسازی بافت های زنده آسیب دیده موضوع بسیاری از تحقیقات جدید در کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی است. در این پژوهش، ابتدا با استخراج فیبروین ابریشم از پیله کرم ابریشم، محلول آبی فیبروین ابریشم ساخته شد. صحت فرایند چسب زدایی و دستیابی به فیبروین با خواص مطلوب جهت کاربرد مورد نظر بررسی شد. همچنین به روش سل-ژل اصلاح شده، نانوبیوسرامیک دیوپسید برای اولین بار ساخته شد و مشخصه یابی های لازم جهت تایید نانو بودن اندازه ذرات صورت پذیرفت. سپس ساخت بهترین داربست کامپوزیتی از نظر ساختاری، مورفولوژیک و بیولوژیک به روش خشک کردن انجمادی مدنظر قرار گرفت. داربست های مختلفی با نسبت های مختلف پلیمر-سرامیک (20%، 30% و 40% وزنی) و با اصلاح روش تولید، تهیه و مقایسه شدند. آزمون های متعددی ترتیب داده شد و از آن جمله مورفولوژی داربست ها توسط تصاویر ساخته شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، آبدوستی داربست ها توسط زاویه تماس آب و گنجایش جذب آب، وضعیت تخلخل نمونه ها توسط دستگاه تخلخل سنج جیوه ای، زیست فعالی با غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) و رفتار سلول های پراستئوبلاست در تماس با این داربست ها مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین از آزمون پراش پرتو ایکس، تصویربرداری توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری ((tem، آنالیز عنصری eds، طیف سنجی مادون قرمز (ftir)، آنالیز حرارت سنجی ((tga نیز بهره گرفته شد و خواص مکانیکی داربست ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوسرامیک دیوپسید با ابعاد نانومتری (حدود 40 نانومتر) به همراه محلول فیبروین ابریشم با غلظت مناسب (5/5 تا 5/6 درصد)، بدون استفاده از روش های مخاطره آمیز و تنها با کنترل پارامترهای تولید، مناسب ترین داربست ها از نظر دارا بودن ساختار صفحه بتایی (بدون استفاده از متانول و سایر القاء کننده ها)، خواص سطحی مناسب (اصلاح سازی سطح توسط افزودن پرکننده)، توزیع ذرات در زمینه (بدون استفاده از سورفاکتانت) و با تخلخل کافی (بدون استفاده از تخلخل ساز) تولید شد. نتایج حاصل از ارزیابی های مختلف، موید مناسب بودن داربست کامپوزیتی جدید از نظر ساختاری، زیست فعالی ، زیست سازگاری و خواص مکانیکی برای مصارف مهندسی بافت استخوان است. میانگین میزان تخلخل ها در نمونه های کامپوزیتی حداقل 70% به دست آمد. گنجایش جذب آب در داربست های کامپوزیتی متناسب با محتوای نانوسرامیک موجود در آن ها افزایش نشان داد (به طور میانگین 708% درصد در مورد کامپوزیت های 40% دیوپسید-فیبروین) و این ویژگی به همراه کاهش زاویه تماس آب (تا حد 57 درجه)، تاثیر مناسبی بر چسبندگی و رشد سلول های mc3t3-e1 نشان داده است. زیست فعالی داربست ها با مشاهده سطح داربست های غوطه ور شده در زیر میکروسکوپ الکترونی و بررسی توسط پراش پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز و تغییرات ph و غلظت یون موید بیشترین خاصیت زیست فعالی در داربست های 40% است. با این حال در میان داربست های ساخته شده به روش مذکور، بهترین داربست کامپوزیتی، داربست نانوکامپوزیتی فیبروین ابریشم/دیوپسید 20% است زیرا حاوی مقادیری از عامل تقویت کننده زیست فعال است و در عین حال بیشترین تخلخل را در میان داربست های مختلف کامپوزیتی داراست( حدود %87) و همچنین نسبت به داربست های خالص فیبروین ابریشم ترشوندگی و خواص مکانیکی (مدول فشاری 5/3 مگاپاسکال و استحکام فشاری حدود 39/0 مگاپاسکال) بسیار بهتری دارد.