ساخت و مشخصه یابی داربست نانوکامپوزیتی فیبرین و نانوذرات شیشه زیست فعال به منظور کاربرد در مهندسی بافت استخوان

مقدمه: مهندسی بافت استخوان یکی از راهبردهای نوظهوری است که با هدف ترمیم استخوان ناحیه آسیبدیده بدون برانگیختن واکنش ایمنی نامطلوب گسترش یافته است. در این زمینه، ضروری است که داربست مهندسی بافت تا حد ممکن به بافت استخوان طبیعی شبیه باشد. از آنجا که استخوان از منظر علم مواد نانوکامپوزیتی از جنس هیدروکسی آپاتیت و کلاژن است، ساخت داربست های نانوکامپوزیتی به عنوان گزینه ای ایده آل برای ترمیم بافت استخوانی مورد توجه محققان قرار گرفته است. این مواد کامپوزیتی در بسیاری از موارد شامل یک فاز معدنی زیست فعال و یک فاز پلیمری زیست تخریب پذیر هستند. اهداف: هدف از مطالعه کنونی ساخت و مشخصه یابی یک داربست کامپوزیتی جدید برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان، با استفاده از نانوذرات شیشه ای زیست فعال (nbg )و فیبرین بود. مواد و روش ها: نانوذرات شیشه ای زیست فعال مورد استفاده در این مطالعه بر اساس سیستم ترکیب شیمیایی :70:30 2sio-cao بود که با روش سل ژل سنتز شد. آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی، بلورنگاری پرتوی ایکس و طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ برای مشخصه یابی نانوذرات ساخته شده به کار گرفته شد. از سوی دیگر، کل خون کامل کیسه خون دو بار در 3000 × g سانتریفیوژ شد تا پلاسما از خون جدا شده و طی مراحل بعدی فیبرینوژن و ترومبین از پلاسمای عاری از پالکت جدا شود. سپس این اجزا با nbg مخلوط شدند تا یک داربست کامپوزیتی قابل تزریق ایجاد شود. مشخصه یابی فیزیکی-شیمیایی مانند تخریب پذیری و سرعت تشکیل لخته بر روی کامپوزیت انجام شد. بعاوه، با استفاده از رده سلول های شبه استئوبالست انسانی (رده سلولی -292g )زیست سازگاری داربست بررسی شد و با تست mtt میزان تکثیر سلولها و تست فعالیت آلکالین فسفاتاز، تمایز سلولها سنجیده شد. نتایج: در مورد نانو ذرات شیشه زیست فعال، آنالیز میکروسکوپی تشکیل نانوذرات کروی شکلی را تایید کرد که 50 الی 110 نانومتر قطر داشتند.آنالیز بلورنگاری پرتوی ایکس ماهیت غیربلورین آن را نشان داد و طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ وجود گروه های عاملی si-o-si و h-o را به اثبات رساند. بررسی های انجام شده بر روی کامپوزیت فیبرین و نانوذرات شیشه زیست فعال نشان داد که افزودن nbg به هیدروژل فیبرین پایداری آن را بهبود بخشیده و نرخ تخریب داربست را تا حدود 40 درصد آهسته تر می نماید. کشت سلول های -292g نشان داد که گنجاندن nbg در هیدروژل فیبرین، تکثیر سلولی را تا حدود 150 درصد و فعالیت آلکالین فسفاتاز آنها را هم تا حدود 45 درصد افزایش می دهد. نتیجه گیری: گرچه کاربرد ژل فیبرین در مهندسی بافت استخوان امری متداول است، اما یافته های ما نشان داد که ترکیب آن با نانوذرات شیشه زیست فعال، سودمندی آن در ترمیم استخوان آسیب دیده را بیش از پیش افزایش می دهد.

fabrication and characterization of fibrin/bioactive glass nanoparticles composite for bone tissue engineering

introduction:  bone tissue engineering is one of the emerging strategies that has been developed to restore the bone of the damaged area without provoking an adverse immune reaction. in this context, the tissue engineering scaffold must be as similar as possible to the natural bone tissue. bone is a nanocomposite material composed of hydroxyapatite and collagen; hence, the development of nanocomposite scaffolds has been viewed as an appropriate choice for bone tissue restoration. in many situations, these composite materials combine a bioactive mineral phase with a biodegradable polymer phase. the current study aimed to create and analyze a new composite scaffold for bone tissue engineering applications employing bioactive glass nanoparticles (nbg) and fibrin.  methods:  the nbg used in this study was based on the 70:30: sio2-cao system, which was synthesized using the sol-gel method. scanning electron microscopy (sem), x-ray crystallography (xrd), and fourier transform infrared (ftir) spectroscopy were used to characterize the fabricated nanoparticles. on the other hand, the whole blood was centrifuged twice at 3000×g to separate the plasma from the blood, and during the next steps, fibrinogen and thrombin were separated from the platelet-free plasma. these components were then mixed with nbg to create an injectable composite scaffold. the composites were subjected to physicochemical characterization, such as degradability and clot formation rate, while human osteoblast-like cells (g-292 cell line) were used to assess the scaffold's biocompatibility as well as cell proliferation and differentiation using the mtt and alkaline phosphatase activity tests, respectively.  results:  in the case of bioactive glass nanoparticles, sem analysis verified the formation of spherical nanoparticles with a diameter of 50 to 110 nm. xrd analysis showed its non-crystalline nature, and the ftir spectrum demonstrated the presence of si-o-si and o-h functional groups. investigations on the composite of fibrin and bioactive glass nanoparticles (nbg) revealed that incorporating nbg into the fibrin hydrogel enhances its stability and reduces the degradation rate of the scaffold by approximately 40%. in vitro investigations on g-292 cells revealed that including nbg in the fibrin hydrogel improves cell viability, cell proliferation by approximately 150%, and alkaline phosphatase activity by around 45%.  conclusion:  fibrin gel is widely used in bone tissue engineering applications. however, our studies show that when combined with bioactive glass nanoparticles, it is more effective at repairing damaged bones.