Page 147 - Development of Functional Scaffolds for Bone Tissue Engineering Using 3D-Bioprinting of Cells and Biomaterials - Yasaman Zamani
P. 147
چکیده
چاپ سه بعدی اکستروژنی1، از جمله روش های ساخت افزودنی2 است که امروزه جهت ساخت داربست های مهندسی بافت با هندسه و ساختار داخلی کنترل شده بسيار مورد استفاده قرار می گيرد. هدف از مطالعات انجام شده در اين پايان نامه، ارزيابی عملکرد داربست های تهيه شده به روش چاپ سه بعدی و چاپ زيستی3 جهت کاربرد در مهندسی بافت استخوان می باشد. در بخش اول، داربست هايی از جنس پلی کاپرولاکتون4 (PCL) به روش چاپ سه بعدی اکستروژنی مذاب5 تهيه شدند و سطح اين داربست ها به دو روش اصلاح شد. يکی ايجاد گروه های کربوکسيل و هيدروکسيل روی سطح از طريق غوطه وری در محلول هيدروکسيد سديم (NaOH)، و ديگری تثبيت پپتيد آرجينين-گلايسين-آسپارتيک اسيد6 (RGD) روی سطح. تکثير سلول های پيش ساز استخوان در روز 14 در داربست اصلاح شده با NaOH، 3 برابر روز 1 و در داربست اصلاح شده با RGD، 4/5 برابر روز 1 بود. بعد از 14 روز کشت، فعاليت آلکالين فسفاتاز (ALP) سلول ها در داربست اصلاح شده با NaOH، 5 برابر داربست اصلاح نشده و در داربست اصلاح شده با RGD، 2/5 برابر داربست اصلاح نشده بود. تنها داربست اصلاح شده با NaOH، ايجاد فاز معدنی را به ميزان 2 برابر نسبت به داربست اصلاح نشده افزايش داد و بنابراين روش مناسب تری برای اصلاح سطح PCL جهت ارتقاء تشکيل استخوان توسط سلول
های استخوان ساز است. در بخش دوم اين پايان نامه، هدف اصلاح خواص مکانيکی داربست های PCL تهيه شده به روش چاپ سه بعدی، بر اساس
نيروهای وارده بر قسمتی از استخوان فک حين عملکرد های طبيعی بود. بدين منظور، ابتدا با استفاده از مدل سازی اجزاء محدود7، نيرو ها و گشتاور های وارده بر سمفيز فک پايين حين باز و بسته کردن فک پيش بينی شد. نتايج مدل سازی نشان داد که حين باز کردن فک، يک نيروی فشاری در جهت عرضی به سرتاسر خط سمفيزی وارد می شد که مقدار آن از بالا به پايين کاهش می يافت، و يک نيروی کششی، تنها به قسمت های پايينی سمفيز فک وارد می شد. بر اساس اين نتايج، داربست های گراديانی طراحی و چاپ شد که اندازه تخلخل آن ها از بالا به پايين افزايش پيدا می کرد. نتايج نشان داد که داربست های گراديانی دارای استحکام فشاری بيشتری در نيمه ی بالايی نسبت به نيمه ی پايينی داربست بودند که با الگوی نيرو های پيش بينی شده روی سمفيز فک منطبق بود. همچنين نشان داده شد که داربست های PCL تهيه شده به روش چاپ سه بعدی اکستروژنی مذاب، خواص مکانيکی متفاوتی در جهات مختلف داشتند. داربست ها دارای استحکام فشاری بيشتری (حدود 2 برابر) در جهت ساخت لايه به لايه ی داربست نسبت
1 Extrusion-based 3D-printing 2 Additive manufacturing (AM) 3 Bioprinting
4 Polycaprolactone
5 Melt extrusion-based 3D-printing
6 Arginine-glycine-aspartic acid (RGD) 7 Finite element (FE)
145
