در تحقیق حاضر ساخت و مطالعه مشخصه های نانو الیاف مرکب کیتوسان-نانو لوله های کربنی چند لایه تهیه شده با استفاده از روش الکتروریسی انجام شده است. این تحقیق در سه مرحله شامل آماده سازی دیسپرسیون پایدار حاوی کیتوسان و نانو لوله های کربنی چند لایه، بررسی قابلیت الکتروریسی دیسپرسیون تهیه شده و بهینه سازی نانو الیاف حاصل و در نهایت بررسی مشخصه های مکانیکی، الکتریکی و حرارتی نانو الیاف تهیه شده انجام گرفته است. بررسی مورفولوژی و قطر نانو الیاف با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفته است. تحت شرایط بهینه الکتروریسی، نانو الیاف یکنواخت با میانگین قطر nm (400-20) 246 بدست آمده است. بر هم کنش های شیمیایی میان کیتوسان و نانو لوله های کربنی چند لایه با استفاده از سه تکنیک طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، پراش اشعه ایکس و طیف سنجی رامان حاکی از وجود یک مقدار بحرانی در افزایش قدرت پیوند های موجود می باشد. مشخصه های مکانیکی نانو الیاف نیز دارای رفتار پلاستیک بوده و دو روند افزایشی تا مقدار بحرانی %25 محتوی نانو لوله های کربنی چند لایه وکاهشی پس از مقدار بحرانی را طی می کند. بطوریکه مدول یانگ، تنش تسلیم و ازدیاد طول تا پارگی در مقدار بحرانی نانو لوله های کربنی چند لایه به ترتیب %500، %800 و %200 افزایش می یابد. نتایج حاصل از ارزیابی میزان رسانایی نانو الیاف کیتوسان با افزایش محتوای نانو لوله های کربنی چند لایه نشان دهنده هدایت الکتریکی ms/m 005/0 در آستانه نفوذ با مقدار 03/23 در صد نانو لوله های کربنی چند لایه می باشد. همچنین آنالیز حرارتی با استفاده از گرماسنجی پویشی تفاضلی نشان دهنده بهبود پایداری حرارتی نانو الیاف کیتوسان با افزایش محتوای نانولوله های کربنی می باشد.

سلول های بنیادی مزانشیمی هدف مناسبی جهت سلول درمانی و ژن درمانی بیماران هموفیلی b محسوب می شوند. این سلول ها دارای ویژگی های بی نظیر از جمله تمایز به طیف وسیعی از سلول های مختلف و ایمنی زایی اندک در شرایط پیوند می باشند که آن ها را برای سلول درمانی و ژن درمانی مناسب کرده است. از مشکلات ژن درمانی، بیان اندک ترانسژن است. با شناسایی توالی های تنظیمی واستفاده از آن ها در موقعیت های مناسب در ناقلین می توان در جهت بهبود بیان ژن با هدف ژن درمانی اقدام نمود. اینترون ها و توالی کوزاک از جمله توالی های تنظیمی می باشند که می توانند با روش های متنوعی بر سطوح تنظیمی بیان ژن در مراحل مختلف موثر باشند. در این مطالعه، 5 ناقل پلاسمیدی فاکتور9 فاقد و واجد اینترون های ژن بتاگلوبین به درون سلول های مزانشیمی و رده سلولی کبدی (hepg2) ترانسفکت گردیدند. سپس توانایی این سلول ها در بیان فاکتور9 مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور پس از جداسازی سلول های بنیادی مزانشیمی از استخوان تیبیا و فمور موش رت، فنوتیپ این سلول ها با روش فلوسایتومتری تعیین شد. ناقلین پلاسمیدی فاکتور9 با استفاده از عامل ترانسفکشن به درون سلول های مزانشیمی و hepg2 وارد شدند. 48 ساعت پس از ترانسفکشن، توانایی سلول های بنیادی مزانشیمی و hepg2 در بیان مینی ژن های مختلف فاکتور9 از طریق انجام آزمون ساندویچ الایزا روی محیط کشت و آزمون rt-pcrارزیابی و فعالیت زیستی فاکتور9 ترشح شده به محیط کشت با آزمون aptt سنجیده شد. سلول های بنیادی مزانشیمی توانائی بیان فاکتور9 و اسپلایسینگ اینترون 1 ژن بتاگلوبین را همانند رده سلولی کبدی نشان دادند. بالاترین سطح بیان فاکتور9 از سازه ژنی بدون اینترون و سازه ژنی دارای اینترون1 ژن بتاگلوبین بدست آمد. توالی های اینترونی بتاگلوبین سطح بیان فاکتور9 را کاهش دادند که این کاهش بیان را می توان با احتمال به اسپلایسینگ نادرست اینترون ها نسبت داد. بالاترین میزان فعالیت زیستی از فاکتور9 ترشح شده به محیط کشت توسط سازه ژنی p.hfix در سلول های hepg2 و سازه های ژنی p.hfix-i,ii در سلول های بنیادی مزانشیمی بدست آمد. نتایج حاصل نشان داد که سلول های بنیادی مزانشیمی می-توانند پروتئین کارآمد در مقادیر کمتر تولید کنند و در ژن درمانی مبتنی بر سلول درمانی به عنوان سلول هدف، انتخاب شوند.

سلولز گزینه مناسبی برای ساخت داربست مهندسی بافت می باشد. در تحقیق پیش رو از سلولز تهیه شده از ساقه برنج به عنوان منبع تجدید پذیر، فراوان و ارزان استفاده شده است و تکنیک الکتروریسی به عنوان یکی از موثرترین روش ها در ساخت داربست نانوالیافی بکاررفته است. با توجه به اعمال فرایند های مکانیکی و شیمیایی متعدد حین فرایند استخراج سلولز از ساقه برنج و همچنین بکارگیری حلال شیمایی در فرایند الکتروریسی، بررسی زیست سازگاری نانوالیاف حاصل موضوع پژوهش پیش رو است. این تحقیق شامل بررسی ویژگی های شیمیای و فیزیکی سه نمونه سلولز تهیه شده از ساقه برنج و محلول های الکتروریسی تهیه شده از آن ها، بررسی و بهینه سازی عوامل موثر بر تولید نانوالیاف از محلول الکتروریسی منتخب و در نهایت ساخت و بررسی مشخصه های شیمیایی و زیست سازگاری داربست نانوالیافی سلولزی است. نتایج حاصل از طیف سنجی مادون قرمز، گرماسنجی پویشی تفاضلی و پراش اشعه ایکس نشان داد که نمونه سلولز سوم از خلوص بیشتری در مقایسه با دو نمونه دیگر برخوردار است. همچنین با توجه به نتایج بررسی های کشش سطحی، هدایت الکتریکی و ویسکوزیته برشی محلول های الکتروریسی تهیه شده از هر سه نمونه سلولز در حلال آب/فرمیک اسید، محلول بهینه تهیه شده از نمونه سلولز سوم برای فرایند الکتروریسی انتخاب شد. مطابق با نتایج حاصل از میکروسکوپی الکترونی روبشی، ضمن تولید اجسام لیفی-شکل، برای تسهیل شکل گیری نانوالیاف سلولزی استفاده از پلیمر کمکی پیشنهاد گردید. پلی وینیل الکل به عنوان یک پلیمر زیست سازگار با قابلیت انحلال در آب و اسید فرمیک به عنوان پلیمر کمکی، مورد استفاده قرار گرفت. دما و ولتاژ دو عامل بسیار موثر در تشکیل نانوالیاف سلولزی بوده است. الکتروریسی محلول 8 درصد وزنی حاوی 75 درصد سلولز در حلال اسید-فرمیک منجر به تولید نانوالیاف گردید و پس از بهینه سازی دما، ولتاژ، نرخ تغذیه محلول پلیمری و فاصله نازل تا صفحه جمع کننده برابر با 60 درجه سانتی گراد، 25 کیلوولت، 1 میکرولیتر بر ساعت و 10 سانتی متر، داربست نانوالیافی با میانگین قطر 03/80 نانومتر ساخته شد و مورد بررسی مشخصه شیمیایی و زیست سازگاری قرار گرفت. نتایج طیف سنجی مادون قرمز حاکی از وجود گروه های مشخصه سلولز و بررسی زیست سازگاری داربست نانوالیافی سلولزی از نظر کمی، نشانگر زیست-پذیری مناسب سلول های نرمال فیبروبلاست پوست انسانی بر روی نانوالیاف و عدم سمیت داربست مذکور در مقایسه با گروه-های کنترل می باشد.

به عنوان مدل 3 بعدی، روش میکروکپسوله کردن اثر چشم گیری در مهندسی بافت و سلول درمانی، داشته است. درمان های جایگزینی سلول، با استفاده از منابع تجدید پذیر سلول های بنیادی، پتانسیل فوق العاده ای برای درمان گستره وسیعی از بیماری ها دارد. میکروکپسول های آلژیناتی قابلیت ایجاد سد ایمنی برای سلول های کپسوله شده را دارند که از سلول های انتقال یافته در برابر سیستم ایمنی بدن میزبان حفاظت می کند. با وجود این ویژگی خوب در آلژینات، عدم چسبندگی سلولی استفاده از آن را در مواردی دچار مشکل می سازد. این مشکل را می توان با اصلاح آلژینات با استفاده از پپتیدهای چسبنده سلولی برطرف کرد. در این پژوهش آلژینات را با استفاده از پپتیدهای ژلاتین، کلاژن و rgd اصلاح کرده و برای بررسی این اتصال از نمونه های پلیمری طیف ft-ir گرفته شد و پپتیدها با استفاده از دایرکت رد و کوماسی بلو رنگ آمیزی شدند. سلول های بنیادی مزانشیم انسان(hadscs) را از چربی استخراج کرده و پس از بررسی فلوسایتومتری برای تعیین هویت، آن ها را مورد بررسی چسبندگی و تکثیر سلولی با استفاده از mtt قرار دادیم، هم چنین پس از رنگ آمیزی با رنگ های فلورسانس از آن ها عکس گرفته شد، سلول ها را در پلیمرهای مختلف کپسوله کرده و پس از 7،3 و 14 روز بر روی ماتریژل مورد بررسی قرار گرفتند. برای تمایز سلول های مزانشیم آن ها را تحت اعمال بار برشی و کششی قرار دادیم. که به مدت 24 ساعت تحت تنش برشی معادل dyn/cm2 2.5 معادل فرکانس 2 هرتز و کرنش 10% قرار دادیم. پس از 24 ساعت سلول ها را درون میکروکپسول ها محبوس کرده به مدت 7 روز در انکوباتور قرار دادیم. پس از آن آزمون تشکیل تیوب از سلول های خارج شده بر روی ماتریژل و نیز آزمون real-time pcr انجام شد. سلول ها بر روی فیلم ها و ژل های آلژیناتی-rgd بهترین عملکرد خود را نسبت به دیگر پلیمرها ارائه دادند و بر روی این ژل چسبندگی، رشد و تکثیر سلول ها بهبود یافته بود. رشد سلول ها درون میکروکپسول های آلژیناتی و آلژیناتی اصلاح شده نسبت به کشت 2 بعدی افزایش چشم گیری داشت. نتایج real-time pcr نشان دهنده افزایش میزان بیان ژن های fl-k1، ve-cadherin و vwf در نمونه های تحت تنش و نیز نمونه های تحت تنش و سپس کپسوله شده نسبت به نمونه کنترل بود. نشان داده شده که سلول های مزانشیم کپسوله شده پس از اعمال تنش، توانستند بر روی ماتریژل ساختارهای تیوب مانند تشکیل دهند. نتایج بدست آمده، این فرضیه که آلژینات اصلاح شده با rgd در میان دیگر پپتیدهای اصلاح کننده محیط 3 بعدی بهتری برای بقا، چسبندگی و تمایز سلولی را فراهم می کند را تایید می کند.

با توجه به کارآیی بالای کانال های عصبی به منظور استفاده در مهندسی بافت عصبی محیطی، در تحقیق حاضر کانال عصبی بر پایه فیبروئین ابریشم/نانولوله های کربنی تک دیواره/فیبرونکتین با استفاده از روش های الکتروریسی و خشک کن انجمادی ساخته شد و متعاقبا توپوگرافی، ساختار فیزیکی و شیمیایی آن با استفاده از روش های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که کانال عصبی متخلخل ساخته شده دارای ساختار فیزیکی و شیمیایی همگن بوده، از هدایت الکتریکی مناسبی برخوردار است. علاوه بر این، نانوالیاف فیبرونکتین که بر روی بستر فیبروئین ابریشم/نانولوله های کربنی تک دیواره الکتروریسی شده بودند از ظاهری جهت دار با آرایش منظم، تخلخل و قطر مناسبی برخوردارند. همچنین فیبرونکتین پس از فرآیند الکتروریسی دارای فعالیت زیستی قابل قبولی بوده، بدین ترتیب در رشد و چسبندگی سلول های شوان موثر واقع شد. پس از بررسی خصوصیات ساختاری، کانال های عصبی ساخته شده در شکاف 10 میلی متری عصب سیاتیک حیوان رت پیوند زده شدند. نتایج حاصل از بررسی بافت شناسی عصب پیوند زده شده پس از 5 هفته بیانگر ترمیم عصب در ناحیه فوقانی عصب بود. همچنین، در حیواناتی که عصب سیاتیک آنها با فیبروئین ابریشم/نانولوله های کربنی تک دیواره و فیبروئین ابریشم/نانولوله های کربنی تک دیواره/فیبرونکتین پیوند زده شده بودند، سرعت هدایت پیام عصبی بیشتری را نسبت به گروه های دیگر از خود نشان دادند. این امر می تواند احتمالاحاکی از احیای فعالیت عصب پس از پیوند، در نظر گرفته شود. علاوه بر این، تصاویر ایمنوهیستوشیمی نشان دهنده سلول های شوان بیشتری در گروه فیبروئین ابریشم/نانولوله های کربنی تک دیواره/فیبرونکتین در قیاس با گروه های دیگر بود. در نهایت، می توان نتیجه گرفت که کانال عصبی زیست سازگار بر پایه فیبروئین ابریشم/نانولوله های کربنی تک دیواره/فیبرونکتین با آرایش منظم از ساختار قابل قبولی به منظور استفاده در پیوند های عصبی برخوردار است.