ساخت و ارزیابی داربست نانوکامپوزیتی الکتروریسی شده پلی کاپرولاکتون/نانوتیوب کربنی آمین دار شده حاوی سلول های بنیادی مزانشیمی جهت کاربرد در مهندسی بافت سخت

مهندﺳﯽ ﺑﺎﻓﺖ اﺳﺘﺨﻮان ﺑﺎ ﻫﺪف ﺗﺮﻣﯿﻢ ﺿﺎﯾﻌﺎت و آﺳﯿﺐﻫﺎی اﺳﺘﺨﻮاﻧﯽ در ﺗﻼش اﺳﺖ ﺗﺎ ﺑﺎ ﺑﻬﺒﻮد دارﺑﺴﺖﻫﺎی ﺳﻨﺘﺰی ﺑﺘﻮاﻧﺪ ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ ﺳﻠﻮﻟﯽ را ﺑﺮای رﺷﺪ و ﺗﮑﺜﯿﺮ ﺑﻬﺘﺮ ﺳﻠﻮلﻫﺎی ﺑﺪن ﻓﺮاﻫﻢ ﮐﻨﺪ. از اﯾﻦرو ﻃﺮاﺣﯽ ﯾﮏ دارﺑﺴﺖ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ ﺧﻮاص زﯾﺴﺘﯽ و ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ را در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ اﯾﻔﺎ ﮐﻨد. در این تحقیق درصد‌های وزنی مختلف نانو لوله‌های کربن تک دیواره عامل دار شده با گروه آمین (swcnts-amine) با درصدهای وزنی 0، 0.1، 0.2 و 0.5 به پلی‌کاپرولاکتان (pcl) به منظور افزایش خواص زیستی و مکانیکی داربست اضافه و نانو فیبر‌های کامپوزیتی pcl-swcnts با روش الکتروریسی تهیه شد. چسبندگی، تکثیر، تمایز و زنده مانی سلول‌های بنیادی مزانشیمال مشتق شده از مغز استخوان موش (bmscs) بر روی داربست‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (sem)، آزمون های mtt، livedead و آلکالین فسفاتاز بررسی شد. مورفولوژی، خواص مکانیکی و زیست فعالی داربست‌ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، آزمون استحکام کششی و آزمون زیست فعالی در محیط شبیه سازی شده بدن (sbf) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت حاوی 0.2 درصد نانوله کربنی داری بیشترین میزان استحکام کششی در حدود 10 مگا پاسکال است که در مقایسه با نمونه الکتروریسی شده pcl خالص، افزایش قابل توجهی داشته است. همچنین هیچ کدام از نمونه ها پس از گذشت 1، 3 و 5 روز سمیتی از خود نشان ندادند. بعلاوه، بررسی های صورت گرفته با sem نشان داد که استفاده از نانو لوله های کربن تک دیواره، چسبندگی و نفوذ سلولهای bmsc بر روی الیاف داربست را افزایش داده است. این افزایش در نمونه نانوکامپوزیتی حاوی 0.5 درصد وزنی نانولوله کربنی مشهودتر بود. همچنین نتایج آزمون آلکالین فسفاتاز بهبود تکثیر و تمایز سلول‌ها را بر روی داربست های حاوی نانوذره نسبت به pcl خالص نشان داد.د. از ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ ﻣﯽ ﺗﻮان درﯾﺎﻓﺖ ﮐﻪ ﻧﺎﻧﻮاﻟﯿﺎفﻫﺎی اﻟﮑﺘﺮورﯾﺴﯽ ﺷﺪه ﺑﺎ درﺻﺪﻫﺎی وزﻧﯽ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ ﮐﺎﻧﺪﯾﺪﻫﺎی ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ ﺟﻬﺖ ﮐﺎرﺑﺮد در ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺑﺎﻓﺖ اﺳﺘﺨﻮان ﺑﺎﺷﻨﺪ

Preparation and Evaluation of Polycaprolactone / Amine Functionalized Carbon Nanotube Electrospun Nanocomposite Scaffold Containing Mesenchymal Stem Cells for Use in Hard Tissue Engineering

In this study, different amounts of aminefunctionalized singlewalled carbon nanotubes (SWCNTsamine) with the 0, 0.1, 0.2 and 0.5 weight percentages (%wt) were added to polycaprolactone, to enhance biological and mechanical properties of scaffolds, then PCLSWCNTs composite nanofibers were prepared by electrospinning method. The attachment, proliferation, differentiation and growth of rat bone marrowderived mesenchymal stem cells (BMSCs) on the scaffolds were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), MTT, livedead and alkaline phosphatase activity assays. The morphology and mechanical properties of the scaffolds, using the SEM and tensile strength test, were characterized and the bioactivity of the scaffolds in simulated body fluid (SBF) was assessed. The results indicated that PCLSWCNTs 0.2 wt. % had the highest tensile strength (about 10 MPa) and showed a significant increase as compared with the pure PCL. Moreover, no toxicity was reported after 1, 3 and 5 days after cell seeding on scaffolds. In addition, surveys carried out by SEM showed that the use of singlewalled carbon nanotubes, had promoted cell attachment on the scaffold fibers. This increase was more considerable in PCLSWCNTs 0.5 wt. %. Furthermore, alkaline phosphatase activity demonstrated enhanced proliferation and differentiation of cells on scaffolds containing nanoparticles in comparison with the pure PCL.