ساخت و مشخصه‌یابی خواص داربست کامپوزیتی ژلاتین-فلوئورهیدروکسی آپاتیت به منظور کاربرد در مهندسی بافت استخوان و بررسی نحوه اتصال سلولی

مقدمه: آسیب های استخوانی یکی از چالش های علم پزشکی محسوب می شوند که هر ساله هزینه زیادی را در دنیا برای درمان به خود اختصاص داده اند. فلوئورهیدروکسی آپاتیت در ارتقاء یکپارچه سازی استخوان و ایمپلنت های دندانی، افزایش تراکم استخوان و میزان کلسیم و تسریع بهبودی شکستگی های استخوانی نقش موثری را ایفا می کنند. مواد و روش ها: در این تحقیق پودر فلوئورهیدروکسی آپاتیت و داربست های کامپوزیتی با درصدهای وزنی متفاوت (40، 50 و 60) از فلوئورهیدروکسی آپاتیت به ترتیب با استفاده از مکانیزم های هم رسوبی و خشک سازی انجمادی ساخته شدند. برای بررسی خواص میکروسکوپی داربست های کامپوزیتی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. همچنین آزمون های xrd و ftir برای ارزیابی خلوص نمونه های ساخته شده به کار گرفته شدند. علاوه بر این، به منظور ارزیابی خواص بیولوژیکی داربست های کامپوزیتی آزمون های mtt و alp مورد استفاده قرار گرفتند و در نهایت استحکام داربست ها و میزان جذب آب در آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. تجزیه تحلیل داده ها با استفاده از anova یک طرفه انجام گرفت. یافته ها:تحقیقات میکروسکوپی نشان دهنده یک میکروساختار متخلخل با قطر منافذ در محدوده 100350 میکرومتر می باشند که برای رشد و تکثیر سلول های استئوبلاست قابل قبول است. علاوه بر این، نتایج حاصل از xrd و ftirعدم وجود ناخالصی در نمونه ها را تایید کردند. همچنین عدم سمیت نمونه ها و فعالیت مناسب سلول های استخوانی با استفاده از آزمون سنجش سمیت زایی (بعد از 3 و 7 روز) و آلکالین فسفاتاز ( بعد از 3، 7 و 14 روز) تایید شد، بطوریکه داربست با 60 درصد وزنی فلوئورهیدروکسی آپاتیت زیست سازگاری و فعالیت آلکالین فسفاتازی بیشتری را در مقایسه با دو داربست دیگر نشان داد. علاوه بر این، مدول یانگ و استحکام شکست به طور میانگین برای نمونه ها 40 و 7 مگا پاسکال بدست آمد که برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان مناسب است. نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که بکارگیری فلوئور هیدروکسی آپاتیت در کنار ژلاتین نه تنها خواص بیولوژیکی بلکه خواص مکانیکی داربست را نیز بهبود می بخشد. علاوه بر این، نتایج بدست آمده قابلیت بالقوه استفاده از داربست های ساخته شده برای ترمیم بافت استخوان را تاکید می کنند.

Synthesis and Characterization Properties of GelatinFluorhydroxyapatite Composite Scaffold for Application in Bone Tissue Engineering and Investigation of Cellular Attachment

Introduction: Bone injuries are among the challenges of medical science that each year has high costs for treatment in the world. Fluorhydroxyapatite plays an important role in promoting the integration of bones and dental implants, increasing bone density and calcium levels, and accelerating the recovery of bone fractures. Materials and Methods: In this study, fluorhydroxyapatite powder and composite scaffolds with different weight percentages (40, 50, and 60) of fluorhydroxyapatite were fabricated through coprecipitation and freeze drying mechanisms, respectively. In order to investigate the microscopic properties of composite scaffolds, scanning electron microscopy was used. Also, Xray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy tests were used to evaluate the purity of the manufactured specimens. In addition, in order to evaluate the biological properties of composite scaffolds, MTT and alkaline phosphatase (ALP) tests were used, and finally, the strength of scaffolds and the rate of water absorption were studied. Data analysis was performed using oneway analysis of variance. Results: Microscopic investigations indicated a porous microstructure with pore diameters within the range of 100350 μm, which is acceptable for osteoblastic cells to grow and proliferate. Also, the results of FTIR and XRD confirmed the absence of impurities in the samples. In addition, the nontoxicity of the produced specimens and the proper functioning of the bone cells were confirmed through MTT assay (after 3 and 7 days) and ALP activity (after 3, 7, and 14 days), respectively. Accordingly, the scaffold with 60 wt% of fluorhydroxyapatite showed more biocompatibility and ALP activity than the other two scaffolds. Also, the average of Young’s modulus and yield strength for the samples were 40 and 7 MPa, which are acceptable for use in bone tissue engineering. Conclusion: The results showed that the application of fluorhydroxyapatite with gelatin not only improves biological properties but also improves the mechanical properties of the scaffold. Additionally, the obtained results emphasized the potential use of prepared scaffolds to repair bone tissue.