در اين اختراع داربست¬¬هاي آلومينايي متخلخل با اندازه حفرات 500-100 ميكرومتر كه داراي پوشش شيشه زيست فعال بر پايه سيستم SiO2-CaO-P2O5-MgO است، ساخته شد. با توجه به اينكه استحكام داربست-هاي مرسوم (معمولا از جنس كلسيم فسفات¬ها) كه براي مهندسي بافت استخوان بكار برده مي¬شوند، بسيار كم (در محدوده كمتر از Mpa1) است، داربست ساخته شده به علت حضور آلومينا، داراي استحكام مكانيكي بالا و به علت وجود نانو ذرات شيشه زيست فعال خاصيت زيست فعالي را داراست كه از اين نظر يك داربست مناسب جهت استفاده در مهندسي بافت ار داراست. همچنين حضور يون منيزيم در تركيب نانو ذرات شيشه زيست فعال، توانايي تحريك سلول¬هاي استخواني را بهبود داده كه باعث تسريع سرعت بازسازي استخوان مي¬شود كه از ديگر مزايايي اين كامپوزيت بشمار مي¬آيد.

شيشه¬هاي بيواكتيو دسته¬اي از بيومواد هستند كه مي¬توانند با بافتهاي زنده اتصال شيميايي برقرار نمايند. به همين دليل داراي كاربردهاي متعدد كلينيكي در حوزه ترميم بافت استخوان هستند كه از جمله اين كاربردها مي توان به پركننده حفره¬هاي استخواني، جايگزين استخوان گوش مياني، بازسازي آسيبهاي ناحيه صورت و كاربردهاي دنداني اشاره نمود. در اين اختراع نانو كامپوزيت شيشه زيست فعال تهيه شده به روش سل-ژل و هيالورونيك اسيد ساخته شد. اين نانو كامپوزيت از قابليت تزريق پذيري بسيار بالايي برخوردار بوده و براي درمان نقيصه هاي استخواني در ستون فقرات و مكان هايي كه با جراحي باز امكان پذير نيستند مناسب مي باشد. همچنين در درمان بيماري بازگشت ادراري كودكان نيز قابل استفاده است. آزمايشهاي برون تني نشان دهنده زيست فعالي بسيار بالاي اين مواد مي باشد.

كامپوزيت بيوسراميك دو فازي كلسيم فسفات/ نانو ذرات شيشه زيست فعال بر پايه سيستم SiO2-CaO-ZnO-P2O5 براي اولين بار در پژوهشگاه مواد و انرژي ساخته شد. جزء كلسيسم فسفاتي شامل فازهاي هيدروكسي آپاتيت و بتا تري كلسيم فسفات مي¬باشد. هيدروكسي آپاتيت جزء معدني استخوان بوده كه توانايي تشويق استخوان را در كامپوزيت افزايش مي¬دهد. وجود بتا تري كلسيم فسفات در تركيب اين كامپوزيت و با توجه به قابل جذب بودن اين ماده مي¬توان گفت تركيب تهيه شده توانايي جذب و جايگزيني توسط بافت استخوان را نيز دار مي¬باشد. حضور ذرات شيشه زيست فعال SiO2-CaO-ZnO-P2O5 كه داراي ساختار نانومتري هستند نيز باعث افزايش بيواكتيويته و استحكام مكانيكي كامپوزيت گرديده است. وجود يون¬هاي روي در تركيب شيشه و رهايش آنها در موضع آسيب باعث افزايش فعاليت سلول¬هاي استخواني و در نتيجه بالا رفتن سرعت بازسازي بافت مي¬شود.

عنوان اختراع \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"ساخت خميرهاي زيست تخريب پذير بر پايه هيدروكسي آپاتيت – پليمرهاي پلي ساكاريدي با قابليت تزريق پذيري\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" در زمينه ي مواد زيستي مي باشد. درمان عيوب استخواني با استفاده از بلوك ها و گرانول هاي سراميكي داراري مشكلاتي مي باشد. لذا مواد تزريق پذير براي مواردي كه دسترسي به محل عيب محدود است مورد نياز خواهند بود. خميرهاي كلسيم فسفاتي تزريق پذيري مطلوبي نداشته و حين تزريق جدايش فاز جامد از مايع رخ مي دهد. همچنين خمير قبل از پر كردن حفره آسيب ديده سفت مي شود. در اين طرح با به كار بردن هيدروكسي آپاتيت بيوميمتيك مشكل گيرش مرتفع شده و افزودن پليمرهاي پلي ساكاريدي از طريق افزايش ويسكوزيته فاز مايع، تزريق پذيري و جريان يابي خمير را به حد مطلوب مي رساند. تهيه ي خميري با خصوصيات عمومي زيست مواد، قابليت تزريق بالا، ويسكوزيته مناسب و مقاومت به آبشويي از اهداف اين اختراع است. اين خمير از طريق مخلوط كردن هيدروكسي آپاتيت با محلول 3 درصد وزني سديم آلژينات، يا كايتوسان يا هيالورونيك اسيد تهيه مي شود. كاربرد اصلي آن ترميم آسيب هاي بافت سخت (تومورهاي سرطاني، كيست ها و عيوب مادرزادي) و در بافت نرم براي درمان بيماري وزيكويورترال ريفلاكس به روش آندوسكوپيك مي باشد.

هدف از اختراع، ساخت كامپوزيت سيمان استخواني با قابليت تزريق پذيري و استحكام مناسب جهت كاربرد در بافت سخت ساتخواني است. در اين پژوهش درصد هاي وزني مختلفي ( 2/5 , 5 ,10 ) از ميكروسفير ژلاتيني حاوي عامل شبكه كننده گلاسيدوكسي پروپيل متيل دي اكسي سيلان (GPTMS) كننده جهت بررسي خواص فيزيكي , مكانيكي و تشكيل آپاتيت به سيمان كلسيم فسفات پايه تتراكلسيم فسفات اضافه شد.به همين منظور در ابتدا جهت دست يابي به ميكروسفير كروي با سطوح كاملا صاف درصد هاي مختلفي از عامل شبكه كننده ( 10، 20، 30، 40 و 50) بررسي شد و در نهايت ميكروسفير ژلاتيني را با 20 درصد وزني عامل شبكه كننده GPTMS با روش امولسيوني به عنوان نمونه منتخب برگزيده شد. با تغيير عواملي چون سرعت چرخش هم زن مكانيكي و نسبت فاز ژلاتين به روغن دو نوع ميكروسفير ژلاتيني با اندازه هاي در حدود 40 و 200 ميكرون به دست آمدند.مشخصه يابي و مقايسه اين نوع ميكروسفيرهاي ژلاتيني با استفاده از آناليزهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي , طيف سنجي مادون قرمز , تفرق پرتو ايكس و طيف سنجي مرئي-فرابنفش مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله بعد، كوچكترين و كروي ترين نوع ميكروسفير انتخاب و درصدهاي وزني مختلف (2/5،5 و 10) آن، به پودر سيمان كلسيم فسفات بر پايه تتراكلسيم فسفات سنتز شده، اضافه شد.تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي از مقطع شكست كامپوزيت حاكي از پراكندگي تقريباً مناسب ميكروسفير ها در زمينه سيمان بود. مطابق نتايج، با افزايش ميزان ميكروسفير ها در ساختار سيمان، زمان گيرش از 10 دقيقه به 20 دقيقه افزايش يافت. نتايج خواص مكانيكي نشان داد كه سيمان حاوي 5 درصد وزني ميكروسفير بيشترين مقادير مكانيكي را داشت؛ به طوريكه استحكام فشاري از 1 مگاپاسكال در نمونه كنترل به 1/8 مگا پاسكال افزايش يافت. از طرف ديگر، مدول الاستيك و چقرمگي كامپوزيت نسبت به نمونه كنترل به ترتيب، 1/7 برابر و 40 درصد بيشتر شد. با افزايش درصد بيشتر ميكروسفير، افت خواص مكانيكي را شاهد بوديم. همچنين با افزايش ذرات كروي در سيمانها، كارپذيري و تزريق پذيري آن ها بهبود يافت به طوري كه ميزان تزريق پذيري از 62 درصد در نمونه كنترل به 80 درصد در نمونه سيمان حاوي 10 درصد ميكروسفير ژلاتيني افزايش يافت .آناليز پراش اشعه ايكس گرفته شده از نمونه ها پس از گذشت روزهاي مختلف (1، 7 و 14) غوطه وري در محلول شبيه ساز بدن ، حضور رسوبات آپاتيتي بر روي سطح سيمان را اثبات كرد. مطابق با تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي، با افزايش زمان غوطه وري، اندازه و تراكم رسوبات كروي آپاتيتي روي سطح نمونه كامپوزيتي حاوي ميكروسفير ژلاتيني نسبت به نمونه سيمان كنترل بيشتر شد.

در اين اختراع، براي اولين بار، هيدروژل هيدروكسي اتيل سلولز (HEC) از طريق شبكه اي شدن به كمك واكنش شيمي كليك حلقه زايي آزيد- آلكين پيش رونده با فشار حلقه با موفقيت سنتز شد. براساس نتايج FTIR، تشكيل حلقه تريازولي در نمونه هيدروكسي اتيل سلولز اصلاح شده با آلكين، آزيد تأييد شد. همچنين، مطابق با آناليز H-NMR، وجود پيك مربوط به CH2-triazole اتصال موفق مولكول هاي شيمي كليك به هيدروكسي اتيل سلولز اصلاح شده را نشان داد. بررسي استحكام كششي نمونه هيدروكسي اتيل سلولز كراس لينك شده با شيمي كليك در مقايسه نمونه كراس لينك شده با سيتريك اسيد، حاكي از افزايش قابل توجه مدول الاستيسيته، استحكام كششي و افزايش كرنش در نقطه شكست بود (افزايش استحكام كششي از حدود 13/0 مگاپاسكال به حدود 57/0 مگا پاسكال؛ افزايش مدول يانگ از حدود 6/5 مگاپاسكال به حدود 10 مگاپاسكال و افزايش كرنش از حدود 2/3 درصد به حدود 9/5 درصد). بررسي نتايج تورم پذيري، شبكه اي شدن بهتر نمونه هيدروكسي اتيل سلولز حاوي مولكولهاي بيوارتوگونال را نسبت به نمونه هيدروكسي اتيل سلولز حاوي سيتريك اسيد نشان داد؛ به طوريكه پس از گذشت 10 روز غوطه وري در محلول PBS، اين ميزان از 1600 درصد به 700 درصد كاهش يافت. زنده ماني سلولهاي كندروسيتي در نمونه هيدروكسي اتيل سلولز اصلاح شده تريازولي نسبت به نمونه هيدروكسي اتيل سلولز تنها (كنترل: اصلاح شده با سيتريك اسيد)، بيشتر بود؛ به طوريكه اين مقدار در غلظت عصاره 75 درصد و بعد از گذشت دو روز غوطه وري در محيط كشت، از حدود 90% به 95% افزايش يافت. تصاوير مربوط به رنگ آميزي Safranin O نشان داد كه ترشحات مربوط به گلايكوزآمينو گلايكن ها (GAGs) از سلول هاي كندروسيتي در نمونه اصلاح شده تريازولي بسيار بيشتر از نمونه هيدروكسي اتيل سلولز تنها بود. نتايج چسبندگي سلولي نيز، پايك انداختن بهتر سلولهاي كندروسيتي نمونه اصلاح شده تريازولي نسبت به نمونه نمونه هيدروكسي اتيل سلولز تنها را تأييد كرد. تست Real-time PCR، بيان بسيار بالاتر دو ژن كلاژن نوع دو و آگريكان در كندروسيت هاي كشت داده شده بر روي هيدروژل HEC كراس لينك شده با شيمي كليك را نسبت به هيدروژل HEC تنها نشان داد. در مجموع، هيدروژل HEC كراس لينك شده با شيمي كليك باعث حفظ بهتر ماهيت و رفتار كندروسيت ها شد.

اختراع يك كيت پوتي استخواني قابل تزريق است كه در زمينه مواد مهندسي پركننده نقيصه هاي استخوان ناشي از ضايعات و بيماري ها يا هر نوع تروما قابل استفاده مي باشد. خميرهاي تزريق پذير در مواردي است كه دسترسي به محل عيب محدود است و يا از طريق يك مسير باريك امكان پذير است. اچزاء خمير از جامد پودري كه يك يا تركيبي از چند ماده كلسيم فسفاتي است كه عضو اصلي آن بتاتري كليم فسفات مي باشد. جزء مايع نيز محلولي آبي از پليمرهاي پلي ساكاريدي مانند متيل سلولز، هيدروكسي اتيل سلولز، هيالورونيك اسيد و سديم آلزينات مي باشد. با راهبرد افزايش غلظت پودر و استفاده از مولكول هاي ژل كننده براي افزايش تزريق پذيري مانند هيالورونيك اسيد و يا سديم آلزينات مي توان همزمان باعث قوام سيمان نيز شد. پودر و مايع با هم در ميكسر مخلوط مي شوند تا يك خمير يكپارچه به دست آيد. خمير حاصل به سرنگ منتقل شده و كاملاً درزگيري مي شود تا مانع نفوذ هوا گردد. اين جايگزين استخوان به صورت يك كيت تحت عنوان پوتي، زمان ماندگاري طولاني در محل نقيصه بدون پراكندگي اجزاء، تزريق پذيري فوق العاده خوب بدون نياز به جراحي باز را نسبت به انواع مشابه آن داراست.

هدف از اين اختراع، دستيابي به سيمان كلسيم فسفاتي داراي همزمان چهار ويژگي زمان گيرش مناسب براي كاربري جراح، قابليت تزريق بدون نياز به جراحي باز، استحكام فشاري بالا و در نهايت قابل تخريب بودن سيمان پس از كاشت كه امكان جايگزيني با فاز جديد استخوان را داشته باشد. بخش پودري سيمان، يك يا تركيبي از چند ماده كلسيم فسفاتي است كه عضو اصلي آن بتاتري كلسيم فسفات مي باشد. به همراه يك تاخير دهنده زمان گيرش مانند سديم پيرو فسفات. بخش مايع سيمان محلولي از اسيدهاي معدني مانند فسفريك اسيد و يا سولوفوريك اسيد است. براي قوام سيمان به آن افزودني هايي مانند هيالورونيك اسيد و سديم آلزينات افزوده مي شود. براي افزايش تزريق پذيري از حضور مواد پلي ساكاريدي مانند هيالورونيك اسيد و يا سديم آلژينات نيز استفاده شده كه همزمان باعث قوام سيمان نيز مي شوند. رفع مشكل استحكام با واكنش گيرش تشكيل فاز براشيت با كريستال هاي صفحه اي با درهم تنيدگي بالا حل شده در نهايت چون براشيت يك كلسيم فسفات قابل جذب است كه نسبت به آپاتيت از تخريب پذيري بالاتري در بدن برخوردار است، اين امر سرعت جذب و به دنبال آن جايگزيني با فاز استخوان جديد را ميسر مي سازد.

اين اختراع، يك سيمان استخوان كلسيم فسفاتي مقاوم در برابر عبور اشعه ايكس (راديواپك) است. هدف از اين اختراع معرفي يك ماده سيمان جهت كاربرد استخواني است كه در آن قابليت مقاومت در برابر عبوردهي اشعه ايكس با استفاده از يك نمك فلز سنگين مانند باريوم سولفات، زيركونيم اكسيد و يا اكسيد بيسموت در تركيب فراهم گرديده است. بخش پودر يك يا تركيبي از چند ماده كلسيم فسفاتي است كه عضو اصلي آن بتاتري كلسيم فسفات مي باشد به همراه يك ماده راديوپسيفاير مانند باريم سولفات و يك تاخير دهنده مانند سديم پيرو فسفات. بخش مايع، محلولي از اسيدهاي معدني مانند فسفريك اسيد و يا سولوفوريك اسيد با غلظتهاي مختلف بر حسب نوع فاز راديوپك كننده است. براي قوام سيمان به آن افزودني هايي مانند هيالورونيك اسيد و سديم آلزينات و مانند آنها استفاده مي شود. در نهايت واكنش گيرش باعث تشكيل فاز براشيت با كريستال هاي صفحه اي با درهم تنيدگي بالا به همراه ذرات باقي ماننده پركننده رادپواپك كننده مي باشد. اين سيمانها بر پايه فازهاي براشيت، تري كلسيم فسفات و پركننده راديوپك، در طيفي از كاربردهاي ترميم نقيصه هاي ستون فقرات و ارتوپدي مورد استفاده قرار مي گيرند.

مهندسي بافت رويكرد نسبتا جديدي است كه با استفاده از داربست هاي طراحي شده و احيانا استفاده از فاكتورهاي رشد و سلولهاي اختصاصي به بازسازي بافت مورد نظر مي پردازد. داربست هايي كه براي بازسازي بافت استخواني مورد استفاده قرار مي گيرند بايد داراي ويژگي هايي باشند كه از مهمترين آنها مي توان به وجود تخلخلهاي درشت ( با ابعاد بيشتر از 50 ميكرومتر) مرتبط با هم و همچنين قابيلت تشويق استخوان سازي اشاره نمود. بنابراين داربستهايي از جنس بيوسراميك هاي كلسيم فسفاتي خصوصا هيدروكيسي آپاتيت مناسبترين گزينه براي استفاده به عنوان داربست مهندسي بافت استخوان مي باشند. اما هدف از انجام اين اختراع ايجاد يك نانوكامپوزيت متخلخل از پليمر طبيعي – نانو هيدرو كسي آپاتيت بر روي داربست پليميري متخلل شده به روش FREZZ DRYING است. با اعمال پوشش آپاتيتي استحكام داربست افزايش يافته، امكان تركيب داروهاي مختلف و يا فاكتورهاي بيولوژيك به كامپوزيت در حين پوشش دهي وجود دارد. با توجه به اينكه پوشش ايجاد شده از جنس نانوكريستالهاي آپاتيتي است و در اثر نگهداري كامپوزيت در مايع شبه بدن ايجاد مي شود لذا پوشش شباهت ساختاري و شيميايي زيادي با فاز مينرالي استخوان خواهد داشت و با توجه به قابل جذب بودن فاز پليمري، داربست از سرعت جذب بيشتري نسبت به هيدروكسي آپاتيت كاملا كريستالين برخوردار است. نوآوري مطرح شده در اين اختراع عبارت است از پوشش تركيب سيماني قابل تبديل به نانو كريستالهاي آپاتيت بر داربست پليمر طبيعي كايتوسان و ايجاد نانو كامپوزيت با تخلخلهاي درشت به روشي غير از روش تجزيه حرارتي فوم پليمري.