ساخت و بررسی فوم پلیمری پلی کاپرولاکتون - ژلاتین - پلی وینیل الکل به روش فریز درای

طراحی داربست های پلیمری چند جزئی با پایداری و زیست فعالی قابل قبول نقش مهمی در مهندسی بافت استخوان دارد. بر این اساس در این پژوهش سه ترکیب شامل پلی کاپرولاکتون (PCL)، پلی وینیل الکل (PVA) و ژلاتین (GEL) با نسبت های ۴.۵:۲.۵:۲.۵، ۱.۵:۴.۵:۴.۰ و ۲.۰:۴.۰:۴.۰ با استفاده از روش فریز درایینگ تهیه شد تا نقش سهم PCL در بهبود یکپارچگی ساختاری، مقاومت مکانیکی و رفتار تخریب پذیری بررسی شود. روش ساخت انتخاب شده فرصت ایجاد ساختار سه بعدی متخلخل با نفوذپذیری مناسب را فراهم کرد، بدون اینکه به مواد افزودنی خاص یا فرایندهای پیچیده نیاز باشد. ویژگی های ریزساختاری داربست های تولید شده با استفاده از SEM و آزمون XRD ارزیابی شد. تصاویر SEM نشان داد نمونه دارای بیشترین سهم (۴.۵:۲.۵:۲.۵) PCL از نظر تخلخل، یکنواختی شبکه و اتصال بین الیاف و دیواره های متخلخل عملکرد بهتری نسبت به دو ترکیب دیگر دارد. این الگو با یافته های گزارش شده درباره نقش درصدهای بالاتر PCL در ایجاد ساختارهای مقاوم تر و پیوسته تر مطابقت دارد [۱]. همچنین نتایج مربوط به آزمون XRD نشان داد که حضور PCL بیشتر موجب حفظ ساختار کریستالی و کاهش فروپاشی ناگهانی شبکه می شود. برای ارزیابی زیست فعالی نمونه ها در محیط شبیه ساز بدن (SBF) قرار داده شدند و طی دوره استاندارد آزمون تشکیل هیدروکسی آپاتیت (HAP) در سطح داربست با استفاده از XRD و مشاهدات مورفولوژیکی تایید شد. تشکیل HAP شاخص اصلی زیست فعال شدن سطح داربست و توانایی آن برای آغاز فرایند معدنی سازی است. نتایج این بخش مشابه گزارش های ارائه شده در پژوهش هایی است که نقش ماتریس های حاوی ژلاتین و PVA را در بهبود قابلیت اتصال یون های کلسیم و فسفات تایید کرده اند [۳,۴]. مشاهده این فاز معدنی به ویژه در نمونه دارای مقدار بیشتر PCL نشان داد که ترکیب انتخاب شده قادر است سطحی مناسب برای استخوان سازی فراهم کند. آزمون پایداری در محیط SBF نشان داد که داربست با نسبت ۴.۵:۲.۵:۲.۵ طی دو هفته نخست ساختار خود را حفظ می کند، در حالی که دو ترکیب دیگر به دلیل سهم کمتر PCL دچار تخریب سریع شدند. این نتایج نقش کلیدی PCL را در افزایش مقاومت مکانیکی و کنترل سرعت تخریب تایید می کند. نتایج مشابه در مطالعات داربست های دوفازی تقویت شده با PCL نیز مشاهده شده است که استحکام بالاتر و عملکرد بهتر در برابر تورم را برای داربست های دارای سهم بیشتر PCL گزارش کرده اند [۲]. به طور کلی، یافته های این پژوهش نشان داد که افزایش نسبت PCL در ساختار داربست موجب [۱] افزایش چشمگیر پایداری مکانیکی، [۲] کاهش نرخ تخریب، [۳] افزایش یکنواختی تخلخل و [۴] تسهیل تشکیل هیدروکسی آپاتیت روی سطح می شود. از میان سه ترکیب مورد بررسی ترکیب ۴.۵:۲.۵:۲.۵ مطلوب ترین عملکرد را از نظر ساختاری، مکانیکی و زیست فعالی ارائه داد و ویژگی های لازم برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان، ترمیم نقص های استخوانی و کاربردهای بالینی بلندمدت را نشان داد. این نتایج مسیر توسعه داربست های پلیمری چند جزئی پایدار و زیست فعال را روشن کرده و پایه ای مناسب برای مطالعات تکمیلی در زمینه ارتقای خواص زیستی و عملکرد در محیط درون تنی و تلفیق عوامل زیست فعال فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

پلی کاپرولاکتون (PCL) ، پلی وینیل الکل (PVA) ، ژلاتین (GEL) ، داربست پلیمری ، فریز درایینگ ، هیدروکسی آپاتیت ، مهندسی بافت