اثر نوع عامل شبکه ساز بر ویژگی های پد حاصل از الکتروریسی پلی‌وینیل الکل - آلژینات سدیم - نانوالیاف سلولزی

اثر نوع عامل شبکه‌ساز بر ویژگی‌های پد حاصل از الکتروریسی پلی‌وینیل الکل - آلژینات سدیم - نانوالیاف سلولزیچکیدهسابقه و هدف: در سال‌های اخیر، استفاده از پدهای الکتروریسی‌شده با اتصال‌دهنده‌های شبکه‌ساز به‌دلیل خواص مکانیکی و زیستی بهبودیافته، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این پدها قابلیت زیادی برای کاربرد در مهندسی بافت و ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده دارند. در این پژوهش، اثر نوع عامل شبکه‌ساز شامل کلرید کلسیم، اسیدسیتریک، گلوتارآلدئید و کلرید روی بر ویژگی‌های مکانیکی پدهای حاصل از الکتروریسی پلی‌وینیل‌الکل (pva)، آلژینات سدیم (naalg) و نانوالیاف سلولزی (cnf) بررسی شده است. مواد و روش‌ها: برای تهیه پد الکتروریسی، ابتدا متغیرهای فرآیندی بهینه‌سازی شدند. سپس ترکیبی از محلول pva، naalg و cnf تهیه و مقادیر مختلفی از عوامل شبکه‌ساز در سطوح متفاوت به آن اضافه شد. عملیات الکتروریسی این محلول‌ها تحت شرایط بهینه انجام و استحکام کششی آنها اندازه‌گیری شد. به‌منظور ارزیابی گروه‌های عاملی و مورفولوژی پد، از تحلیل طیف‌سنجی مادون‌قرمز فوریه (atr-ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده گردید. از روش سطح پاسخ (rsm) به‌طریق طرح مرکب مرکزی (ccd) جهت بررسی اثر متغیرهای آزمایش استفاده شد. آنالیز داده‌ها نیز با استفاده از نرم‌افزار design expert 12 انجام گردید.یافته‌ها: تحلیل نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که افزودن عوامل شبکه‌ساز به‌طور قابل‌توجهی استحکام کششی پدهای الکتروریسی را افزایش می‌دهد. پدهای الکتروریسی حاوی کلرید کلسیم و گلوتارآلدئید به‌ترتیب 77 و 40 درصد افزایش استحکام کششی نشان دادند. اسیدسیتریک و کلرید روی نیز استحکام کششی پدها را تا 29 درصد در مقایسه با نمونه شاهد افزایش دادند. تصاویر sem نشان دادند که عامل شبکه‌ساز کلرید کلسیم باعث نزدیک‌تر شدن الیاف و افزایش تعداد اتصالات می‌شود. نتایج atr-ftir تغییرات و ایجاد گروه‌های عاملی جدید را نشان می‌دهد که این تغییرات در نواحی ارتعاش کششی پیوندهای o-h و c=o مشاهده می‌شود. همچنین، تحلیل atr-ftir نشان داد که در حضور کلرید کلسیم، برهم‌کنش یون‌های کلسیم با گروه‌های هیدروکسیل و کربوکسیل موجود در بسپارها منجر به تشکیل پیوندهای هیدروژنی و اتصالات جدید می‌شود.نتیجه‌گیری: استفاده از عوامل شبکه‌ساز کلرید کلسیم و گلوتارآلدئید به‌طور موثری موجب بهبود خواص مکانیکی و ساختاری پدهای حاصل از الکتروریسی pva-آلژینات سدیم - نانوالیاف سلولز شد. به‌طورکلی، نتایج این بررسی نشان داد که انتخاب مناسب عامل شبکه‌ساز می‌تواند منجر به تهیه پد الکتروریسی با استحکام زیاد شود تا به‌عنوان بستری برای به‌کارگیری در کاربردهای مختلف پژوهشی استفاده گردد. همچنین، این تحقیق می‌تواند راهنمایی برای توسعه مواد پیشرفته و نوآورانه در حوزه مهندسی بافت و دیگر کاربردهای زیستی و پزشکی باشد.واژه‌های کلیدی: الکتروریسی، نوع شبکه‌ساز، نانوالیاف، استحکام کششی.

effect of crosslinking agent type on the properties of pva-sodium alginate-nanocellulose pad obtained by electrospinning

background and objectives: in recent years, the use of electrospun pads with cross-linking agents has attracted significant attention due to their improved mechanical and biological properties. these pads have great potential for applications in tissue engineering and the repair of damaged tissues. in this study, the effects of different cross-linking agents, including calcium chloride, citric acid, glutaraldehyde, and zinc chloride, on the mechanical properties of electrospun polyvinyl alcohol (pva), sodium alginate (naalg), and cellulose nanofibers (cnf) pads were investigated.materials and methods: to prepare the electrospun pads, process variables were first optimized. then, a combination of pva, naalg, and cnf solution was prepared and added to it different amounts of cross-linking agents at different levels. the electrospinning of these solutions was carried out under optimal conditions and the tensile strength of the pads were measured. to evaluate the functional groups and morphology of the pads, attenuated total reflectance fourier transform infrared spectroscopy (atr-ftir) and scanning electron microscopy (sem) analyses were performed. response surface methodology (rsm) was used through central composite design (ccd) to investigate the effect of experimental variables. data analysis was also performed using design expert 12 software.results: the analysis of obtained results using the response surface methodology (rsm) showed that the addition of crosslinking agents significantly increased the tensile strength of the electrospun pads. the electrospun pads containing calcium chloride and glutaraldehyde exhibited an increase in tensile strength by 77 % and 40 %, respectively. also, citric acid and zinc chloride increased the tensile strength of the pads by up to 29 % compared to the control sample.sem images indicated that the crosslinking agent calcium chloride caused the fibers to come closer and increase the number of connections. atr-ftir results indicated changes and the creation of new functional groups, which were observed in the stretching vibration regions of o-h and c=o bonds. furthermore, atr-ftir analysis showed that in the presence of calcium chloride, the interaction of calcium ions with hydroxyl and carboxyl groups in the polymers led to the formation of hydrogen bonds and new linkages.conclusion: the use of cross-linking agents of calcium chloride and glutaraldehyde effectively improved the mechanical and structural properties of the pva-naalg-nfc electrospun pads. overall, the results of this study showed that the appropriate selection of cross-linking agent can lead to the preparation of electrospun pads with high strength to be used as a substrate for various research applications. also, this research can be a guide for the development of advanced and innovative materials in the field of tissue engineering and other biological and medical applications.