ساخت و مشخصه‌یابی نانوکامپوزیت پلی‌کاپرولاکتون- زئولیت y برای مهندسی بافت استخوان

در سال‌های اخیر استفاده از داربست‌های نانوکامپوزیتی پلیمر سرامیک در مهندسی بافت استخوان به‌دلیل شباهت این ساختارها به بافت طبیعی استخوان، مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، پلی‌کاپرولاکتون در ساخت داربست‌های استخوانی مورد توجه است. کامپوزیت کردن پلی‌کاپرولاکتون با فازهای سرامیکی مانند زئولیت که توانایی بهبود تشکیل استخوان را دارند می‌تواند منجر به بهبود کارایی این پلیمر در داربست‌های استخوانی شود. هدف از این پژوهش، ساخت داربست نانوکامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون زئولیت با خواص مکانیکی، زیست تخریب‌پذیری و زیست فعالی مناسب برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان اسفنجی است. برای ساخت این داربست از دو روش ریخته‌گری حلال - شستشو ذرات و خشک کردن انجمادی در کنار هم استفاده شد. بررسی‌های میکروسکوپی نشان داد که اندازه تخلخل‌های داربست‌های حاصل بین 200 تا 400 میکرومتر است. نقشه توزیع عنصری، توزیع یکنواخت فاز نانوزئولیت را در زمینه پلی‌کاپرولاکتون تایید کرد. همچنین با توجه به نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه نوع اتصال نانوذرات زئولیت به زمینه پلی کاپرولاکتون اتصال فیزیکی تعیین شد. نتایج بررسی خواص مکانیکی داربست‌ها نشان‌دهنده افزایش مدول یانگ و استحکام فشاری (به ترتیب از 0/04 تا 0/3 و 3 تا 7 مگاپاسکال) بعد از اضافه شدن فاز نانوزئولیت به داربست‌ها بود. با افزودن نانوزئولیت آبدوستی پلی‌کاپرولاکتون افزایش یافت و کاهش وزن بیشتری مشاهده شد (برای داربست حاوی 20 درصد زئولیت 1/6 ± 53/52 درصد)، همچنین تشکیل هیدروکسی آپاتیت در محیط شبیه‌سازی شده بدن سرعت گرفت. نتایج نشان می‌دهد که داربست‌های ساخته شده قابلیت کاربرد در مهندسی بافت استخوان اسفنجی را دارند.

Fabrication and Characterization of Polycaprolactone – Zeolite Y Nanocomposite for Bone Tissue Engineering

In recent years, nanoceramics have been used in scaffolds to emulate the nanocomposite with a threedimensional structure of natural bone tissue. In this regard, polycaprolactone biopolymer is widely used as a scaffold in bone tissue engineering. The goal of this research is to produce porous scaffolds of polycaprolactone zeolite biocomposite with suitable mechanical, bioactive and biological properties for bone tissue engineering applications. The nanocomposite scaffolds were synthesized by solvent casting/particulate leaching and freezedrying approaches. Microscopic investigations showed generation of pores with an average size of 200400 mu;m after addition of ceramic phase. Energy dispersive Xray analysis confirmed uniform distribution of ceramic phase in polycaprolactone matrix. FTIR results determined the binding type of zeolite nanoparticles to the polycaprolactone matrix as physical bonding. The results of mechanical tests showed the increase in young rsquo;s modulus after addition of ceramic phase (from 0.04 to 0.3 and 3 to 7 MPa, respectively). The hydrophilicity of polycaprolactone increased after adding nanozeolite and more weight loss was observed for scaffold containing 20% zeolite (53.52 6 1.6%) with an increase in the rate of hydroxyapatite formation. The results showed that the prepared scaffolds have potential for cancellous bone tissue engineering application.