عنوان اختراع: ساخت نانو داربست كامپوزیتی كراتین/پلی كاپرولاكتون/هیدروكسی آپاتیت با روش اكتروریسی جهت كاربرد در مهندسی بافت استخوان" Fabrication of keratin/polycaprolactone/hydroxyapatite composite nanoscaffold to use in bone tissue engineering "

خلاصه اختراع

مهندسی بافت، طراحی داربست برای بازسازی اعضا، بافت های آسیب دیده و از كار افتاده می باشد. امروزه نیاز مبرمی به تأمین اعضا و بافت‌های آسیب‌دیده یا از كار افتاده برای بیماران وجود دارد و ازآنجاكه اهدای عضو به تنهایی پاسخگوی این نیاز نیست، تكنیك های مهندسی بافت مطرح‌شده ‌است. درزمینه‌ی بافت استخوان نیز چنین نیازی حس می‏شود چراكه سبك زندگی امروزی، تصادفات، چاقی و افزایش سن متوسط جامعه همگی از دلایلی هستند كه نیاز به درمان آسیب‌های مفصلی و ارتوپدیك را افزایش می‏دهند. طبق آمار جهانی، سالانه حدود 15 میلیون شكستگی استخوان رخ می‏دهد و تا حدود 10% از این تعداد درنهایت منجر به شكستگی‏های جوش نخورده می‏شود كه استفاده از گرافت ها و جایگزین های استخوانی نیز به همین قسمت مرتبط می‏شود. ویژگی بارز این نوع شكستگی ها، فاصله زیاد بین دو انتهای استخوان شكسته شده است و چنین فاصله‏ای مانع از جوش خوردن طبیعی و ترمیم استخوان می‏شود. بنابراین بایستی با ایجاد یك پل و تكیه‏گاه موقت در بین دو انتهای استخوان شكسته، زمینه را برای جوش خوردن و شكل‏گیری بافت استخوان جدید در این ناحیه فراهم ساخت و تأمین همین پل و تكیه‏گاه موقت، یكی از اهداف اصلی مهندسی بافت استخوان است. مهندسی بافت استخوان به عنوان بستری نوید بخش در سال های اخیر، راهكارهای جدیدی برای بازسازی و بهبود بافت های سخت آسیب دیده یا از دست رفته ارئه داده است و در نهایت منجر به تهیه بافت از منابع طبیعی یا سنتزی شده است. خصوصیات اصلی داربست های بافت استخوان ها، زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری ، خواص مكانیكی، خواص سطحی و تخلخل مناسب می باشد. تاكنون مواد مختلفی برای داربست ها و گرافتهای استخوانی مورد تحقیق و استفاده قرار گرفته است. با این حال پلیمر ها و سرامیك ها به ترتیب بیشترین مطالعات را به خود اختصاص داده اند. اما ایده استفاده از كامپوزیت ها نیز همواره مطرح بوده است و به نتایج امیدوار كننده تری نیز منجر شده است، چرا كه بافت استخوان نیز خود یك كامپوزیت طبیعی است. محصولات كراتینی تحولی بزرگ در زمینه بیو مواد در جهان ایجاد نموده اند. كراتین با توجه به مزایای زیست سازگاری ذاتی ، زیست تخریب پذیری ، فراوانی طبیعی، خصوصیات ضدمیكروبی و زیست سازگاری جهت ساخت داربست های مهندسی بافت استخوان بكار برده شده است. بنابراین ساخت داربست های متخلخل بر پایه كراتین و تنظیم سایز منافذ و ارتباط داخلی آن ها متناسب با سایز سلولهای استخوانی از نوآوری این تحقیق می باشد. در این تحقیق، از روش الكتروریسی با شرایط بهینه و از كراتین به عنوان یك پلیمر طبیعی آب دوست برای ساخت نانوداربست بكار برده شده است. به منظور طراحی نانو الیاف برای بهینه كردن عملكرد و افزایش تكثیر و تمایز سلول های استخوانی از مواد زیست سازگار و زیست تخریب پذیر شامل پلیمر طبیعی (كراتین)، پلیمر مصنوعی (پلی كاپرولاكتون) وذرات سرامیكی (هیدروكسی آپاتیت ) به صورت كامپوزیت در این طرح استفاده شده است. روش های زیادی برای ساخت داربست های مهندسی بافت از جمله ریخته گری محلول ،فرایند لایه چینی،جدایش فازی،خشك كردن امولسیونی، ایجاد فوم گازی و وجود دارد. از میان روش های مذكور روش الكتروریسی جهت تولید داربست متخلخل به دلیل مزایایی شامل: ارزان و راحت بودن روش ساخت، ایجاد درصد تخلخل و اندازه قطر تخلخل مناسب، ارتباط داخلی تخلخل ها با یگدیگر، ایجاد تخلخل به طور یكنواخت و همگن در سراسر داربست و قابلیت كنترل سایز منافذ انتخاب گردید. سپس، مورفولوژی سطح، خواص مكانیكی، درصد تخلخل و سطح ویژه، آبدوستی و گروه های عاملی موجود در روی سطح نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج افزایش سطح ویژه و استحكام كششی داربست حاوی نانو ذرات هیدروكسی آپاتیت را نسبت به داربست بدون نانو ذرات نشان داد كه كه دلیلی بر تسریع چسبندگی سلولی در آن ها می باشد. در نهایت ، میزان زیست تخریب پذیری و سمیت نانوداربست با كشت سلول های استخوانی بر روی سطح داربست مورد ارزیابی قرار گرفت كه هیچگونه سمیتی مشاهده نشد. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق داربست كراتینی حاوی نانو ذرات هیدروكسی آپاتیت می تواند گزینه مناسبی برای كاربرد درمهندسی بافت استخوان باشد.