تهیه هیدروژل درجا تشکیل شونده (تزریق شدنی) از صمغ طبیعی کتیرا و استفاده از آن در مهندسی بافت غضروف

کتیرا صمغی طبیعی با کاربرد گسترده در صنایع غذایی، دارویی و بهداشتی است، اما تاکنون پژوهش های اندکی درباره امکان استفاده از آن در سامانه های نوین زیست پزشکی انجام شده است. در این پژوهش تلاش شد بر مبنای روش های اصلاح خواص پلیمرهای طبیعی، یک سامانه درجا تشکیل شونده از کتیرا تهیه شود و در ادامه این هیدروژل برای استفاده در مهندسی زیست پزشکی و به طور خاص مهندسی بافت غضروف ارزیابی شود. در ابتدا عامل دارسازی صمغ کتیرا با تیرامین با دو روش مختلف بر روی گروه های اسیدی و متیل استری کتیرا انجام و ویژگی های کتیرا و کتیرای عامل دار ارزیابی شد. برای تهیه هیدروژل، آنزیم هرس رادیش پراکسیداز و هیدروژن پراکسید با محلول پلیمر عامل دار مخلوط شد. هیدروژل بدست آمده از نظر ساختار، زمان ژل شدن، رفتار تورمی و تخریب پذیری در محیط برون تنی و رفتار رئولوژیکی ارزیابی شد. در این مرحله اثر نوع کتیرای استفاده شده، روش و میزان عامل دارسازی، غلظت محلول پلیمری، هیدروژن پراکسید و آنزیم بر ویژگی های هیدروژل بررسی شد. هم چنین برای بهبود خواص هیدروژل، کاهش وزن مولکولی کتیرا با تابش دهی گاما و آمیزه سازی با ژلاتین عامل دار شده با تیرامین، مطالعه شد. در ادامه برای ارزیابی امکان استفاده از سامانه تهیه شده به عنوان داربست درجا تشکیل شونده در مهندسی بافت غضروف، آزمون های برون تنی توانایی زنده ماندن و تمایز غضروفی سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی کپسوله شده در داربست انجام شد. کتیرا و کتیرای عامل دار در غلظت های کمتر از 0/05درصد وزنی حجمی دارای اثر مثبت بر رشد سلول های مطالعه شده بودند. با افزودن عوامل تشکیل ژل به محلول کتیرای عامل دار، در اثر ایجاد پیوند کوالانسی بین گروه های فنولی، هیدروژل شکل گرفت. خصوصیات تورمی و رئولوژیکی و زمان تشکیل هیدروژل یاد شده با تغییر پارامترهای واکنش قابل تنظیم بود. زمان ژل شدن، قابل تنظیم در زمان کمتر از یک دقیقه بود. همچنین درجه تورم تعادلی هیدروژل، در محدوده 1000-3000 درصد بود. با توجه به نتایج آزمون های رئولوژیکی، هیدروژل تهیه شده از کتیرای عامل دار، هیدروژلی نرم و کشسان با مدول ذخیره کمتر از 1000 پاسکال بود. با استفاده از تابش گاما، امکان افزایش غلظت محلول پلیمری و در نتیجه افزایش مدول ذخیره هیدروژل تا حدود 1300 پاسکال ایجاد شد. هم چنین آمیزه سازی با ژلاتین عامل دار موجب افزایش مدول ذخیره هیدروژل تا حدود 1200 پاسکال شد. آزمون توانایی زنده ماندن سلول های کپسول شده در هیدروژل نشان داد، در شرایط مناسب تشکیل، بیش از 90% سلول ها در حین فرآیند کپسوله کردن توانایی زنده ماندن خود را حفظ می کنند و در مدت زمان 21 روز گرماگذاری، بیش از 75% از سلول ها زنده می مانند. هم چنین نتیجه تمایز برون تنی سلول های کپسوله شده در هیدروژل نشان داد، تمایز سلولی برای سلول های کپسول شده در هیدروژل رخ داده است.