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.

در اين پژوهش، اثر افزودن كلسيم هيدروكسايد به سيمان پلي كربوكسيلات روي بر خواص ساختار مورد مطالعه قرار گرفته است، از جمله زمان گيرش، تغييرات pH و مقاومت فشاري. نتايج نشان داد كه زمان گيرش سيمان حاصل با افزايش محتواي كلسيم هيدروكسايد به ماتريس سيمان افزايش يافته است. علاوه بر اين، مقاومت فشاري سيمان مجموعه بهينه با افزودن 5 % وزني كلسيم هيدروكسايد افزايش يافته و سپس كاهش استحكام با افزودن 10 % وزني كلسيم هيدروكسايد.اثر افزايش مقدار كلسيم هيدروكسايد در خواص نمونه هاي سيمان و ارتباط بين ب زمان گيرش و مقاومت فشاري مشاهده شد. سيمان تهيه شده مي تواند در محل هاي جراحي كه به راحتي قابل دسترسي نيست در تكنيك هاي تهاجمي مفيد باشد. با توجه به نتايج ارائه شده و غلبه بر نقاط ضعف اين سيمانها نسل جديدي از سيمانهاي كامپوزيتي دنداني به جامعه دندانپزشكي معرفي مي گردد

هدف از اختراع، نانو كامپوزيت سيمان استخواني كلسيم سولفات / الياف شيشه زيست فعال الكتروريسي شده، دستيابي به استحكامي چندين برابر بيشتر از سيمانهاي استخواني متداول است. استخوان يكي از شايع ترين نقاط بدن است كه نياز به ترميم دارد. نقايص استخوان معمولا ناشي از برداشتن تومور، تروما و يا ايجاد شكاف مي باشند.براي رفع اين نقص ها تحقيقات قابل توجهي صورت گرفته است كه از آن جمله مي توان به استفاده بيوسراميكها اشاره كرد. امروزه يكي از گزينه بيوسراميكهايي كه در زمينه پيوند استخوان استفاده ميشوند؛ سيمانهاي استخوان كلسيم سولفات و شيشه هاي زيست فعال نام برد. سيمانهاي استخواني كلسيم سولفاتي متداول؛ زيست سازگار، زيست فعال، هدايت كننده استخوان بوده و قابليت قالب گيري عالي برخوردار است همچنين به عنوان حاملهاي دارو و آنتي بيوتيك كاربرد دارد. عليرغم تمامي اين مزيت ها، اين سيمانها داراي سرعت جذب بالا، سيمت گذرا و زيست فعالي نسبتا كم و استحكام مكانيكي نسبتا ضعيفي دارند كه اين نوع عملكرد براي جراحي هاي ارتوپدي مناسب نيست. استحكام مكانيكي ضعيف، سيمان را در محل هاي تحت بار محدود ميكند، سميت گذرا نيز باعث مرگ سلول و بروز التهاب در بافت ميشود. براي استفاده از اين سيمانها در ارتوپدي، بايد اين عيوبها برطرف شود. در اين اختراع به منظور اصلاح و بهبود خواص نامطلوب سيمان استخواني كلسيم سولفات، از الياف شيشه زيست فعال تهيه شده به روش الكتروريسي استفاده شد. براي ساخت نانو كامپوزيت سيمان استخواني كلسيم سولفات/ الياف شيشه زيست فعال، 15درصد وزني الياف شيشه زيست فعال تهيه شده به روش الكتروريسي در تركيب سيمان كلسيم سولفات خالص افزوده و در نهايت خواص ساختاري، فيزيكوشيميايي و بيولوژيكي نانوكامپوزيت جهت مقايسه مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان دادكه اين نوع الياف شيشه زيست فعال باعث بهبود خواص فيزيكوشيمايي، مكانيكي و زيست فعالي شده است. اين اختراع نشان داد كه الياف باعث بهبود استحكام فشاري و مقاومت به شكست شده است. در اين اختراع، استحكامي چندين برابر بيشتر از ساير سيمانهاي استخواني كه توسط ديگران به ثبت رسيده است، بدست آمد، در عين حاليكه خواص زيست فعال و چسبندگي مناسب سلولي حاصل شد.

عنوان اختراع ساخت داربست نانوكامپوزيتي كيتوسان/شيشه زيست فعال به روش ريخته گري انجمادي زمينه فني اختراع مواد زيستي - مهندسي بافت مشكل فني و بيان اهداف اختراع داربستي كه براي قرار گيري در محيط بدن براي ترميم بافت آسيب ديده طراحي و ساخته مي شود، بايد داراي ساختاري متخلخل و يكپارچه همراه با مقاومت مكانيكي كافي باشد. هر چه حفرات موجود در داربست متخلخل بيشتر و بزرگتر باشد، فضاي مناسب تري براي حركت مواد مغذي و اكسيژن درون داربست فراهم مي شود كه متعاقبا به رشد بافت كمك خواهند كرد. از طرفي استحكام مكانيكي اين داربست ها با افزايش ميزان تخلخل كاهش مي يابد از اينرو تعادل بين ميزان تخلخل و مقاومت مكانيكي يكي از چالش هاي اصلي در ساخت داربست متخلخل است. عملكرد مكانيكي ضعيف داربست هاي كيتوساني طراحي شده تا به حال به طور عمده ناشي از مدول يانگ كم كيتوسان و تخلخل بالاي داربست هاي شكل گرفته است. در اين تحقيق داربست‌هاي نانوكامپوزيتي كايتوسان/شيشه زيست فعال با استفاده از روش ريخته گري انجمادي توليد و مورد ارزيابي قرار مي گيرد. بررسي تاثير تغييرات نسبت كايتوسان و شيشه زيست فعال بر روي خواص اين داربست‌ها نظير ريز ساختار، استحكام، جذب آب، زيست فعالي، زيست تخريب پذيري و دستيابي به خواص بهينه داربست نانوكامپوزيتي فوق از اهداف اين پروژه مي‌باشد. انتظار مي‌رود علاوه بر دارا بودن خواص زيست فعالي مناسب به علت وجود شيشه زيست فعال در تركيب داربست، استحكام مكانيكي اين داربست‌ها نيز نسبت به داربست‌هاي معمول كايتوساني ارتقا يابد و همچنين با كنترل ابعاد و جهت تخلخل‌هاي اين نانو كامپوزيت بتوان به رشد بافت درون آنها جهت بخشيد. برجستگي هاي تكنيكي و فني اختراع در اين پروژه ابتدا با استفاده از روش سل ژل، نانو ذرات شيشه زيست فعال در سيستم سه جزيي SiO2-CaO-P2O5 سنتز شده و خواص آن با استفاده از روشهايي نظيز XRD ،FTIR ،TEM مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. سپس كايتوسان در شرايط اسيدي ضعيف در آب حل شده و به غلظت مورد نظر مي‌رسد. نسبت‌هاي متناسب شيشه-كايتوسان به صورت محلول تهيه شده و به صورت كاملا هموژن آماده مي‌گردد. پس از اين مرحله با استفاده از روش ريخته گري انجمادي با سرعت انجماد مورد نظر، داربست‌هاي نانوكامپوزيتي با درصد و توزيع تخلخل مورد نياز سنتز مي‌شوند. پارامتر‌هاي مورد نظر در اين آزمايش‌ها، درصد وزني كايتوسان، درصد وزني شيشه زيست فعال و نرخ سرمايش مي‌باشد. هر يك از اين متغير‌ها مي‌توانند بر خواص فيزيكي، شيميايي، مكانيكي و بيولوژيكي داربست سنتز شده تاثيرگذار باشند. با استفاده از آزمون‌هاي خواص مكانيكي، خواص بيولوژيكي (جذب آب، تخريب پذيري، زيست فعالي با استفاده از محلول SBF)، FTIR، SEM، XRD، خواص داربست‌هاي توليد شده مورد بررسي قرار گرفت و درابست با خواص بهينه از نظر نوع تركيب، ساختار، خواص مكانيكي، توزيع و درصد تخلخل و خواص بيولوژيكي مشخص شد. پس از انجام برسي هاي اوليه و تستهاي انجام شده داربست حاوي 3 درصد وزني كيتوسان و ريخته گري انجمادي شده با نرخ سرمايش 1 درجه سانتيگراد بر دقيقه، به عنوان داربست ايده آل براي افزودن درصدهاي وزني متفاوت شيشه (10، 30 و 50) به آن و بررسي‌هاي بعدي انتخاب شد. سپس تاثير افزودن درصدهاي وزني متفاوت نانوذرات شيشه ي سنتز شده به محلول كايتوساني پس از ساخت داربست‌ها به روش ريخته گري انجمادي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه : 1- اتصالات سطحي قابل توجه نانوذرات شيشه با پليمرهاي كايتوسان با آناليزهاي پراش پرتو ايكس و طيف سنجي مادون قرمز تاييد گرديد. 2- تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه افزايش مقادير متفاوت نانوذرات شيشه به كايتوسان، تاثيري بر اندازه حفرات كانالي شكل داربست‌هاي نانوكامپوزيتي نداشت اما منجر به غياب حفرات موجود بر روي ديواره‌هاي كايتوساني گرديد. 3- استحكام مكانيكي نانوكامپوزيت‌ها با افزايش مقادير شيشه بهبود يافت. 4- مقدار مناسب درصد وزني شيشه براي ساخت نانوكامپوزيت و حصول ماكزيمم جذب بافر فسفات، 30 درصد بدست آمد. 5- تست‌هاي زيست فعالي و زيست تخريب پذيري به ترتيب با قرار دادن داربست‌ها، درون محلول‌هاي SBF و PBS انجام گرفت و آناليزهاي FTIR و XRD حظور رسوب آپاتيتي را بر روي سطح داربست‌ها پس از غوطه وري در محلول SBF ثابت كرد كه با توجه به عكس‌هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي، داربست Chi-BGNPs30 بهترين رفتار زيست فعالي را از خود نشان داد. 6- با افزايش غلظت شيشه تخريب داربست‌ها در محلول PBS افزايش يافت. كاربرد اصلي اختراع با توجه به آزمايشات انجام شده بر روي داربست هاي نانوكامپوزيتي كيتوسان/ شيشه تهيه شده با روش ريخته گري انجمادي و حصول نتايج راضي كننده، مي توان اميدوار بود كه پس از اتمام تستهاي تكميلي، نظير كشت سلولي و ... در آينده اي نزديك از اين داربستها در جهت ترميم بافت استخوان استفاده گردد.

داربست PLGA/ ژلاتين ساخته شده به روش خشكاندن انجمادي اين اختراع مرتبط با رشته مهندسي پزشكي گرايش مهندسي بافت مي باشد. با توجه به محدوديت هاي ترميم سيستم عصبي هدف طراحي ساختاري با درصد و اندازه تخلخل مطلوب جهت چسبندگي، رشد، مهاجرت و تمايز سلولي و نهايتا دستيابي به تخلخل هايي براي رشد بهتر نورون ها و ميلين سازي مي باشد. با به كار گيري PLGA و ژلاتين به روش خشكاندن انجمادي داربست هايي ساخته شدند. يكي از نكات مثبت در پروسه ساخت داربست ها استفاده از حلالي است كه قادر به انحلال هم زمان پليمر سنتزي با پايه آلي و پليمر طبيعي با پايه آبي مي باشد. از اين رو حلال استيك اسيد براي اين منظور در نظر گرفته شد. تصاوير SEM نشانگر تخلخل هاي به هم پيوسته داربست ها مي باشد كه سبب لنگراندازي بهتر سلولي مي شود. درصد و اندازه تخلخل آن ها به ترتيب 95% و 200 ميكرومتر مي باشند. استحكام بالاي داربست ها ( 2.1 مگاپاسكال ) سبب جلوگيري از وارد شدن آسيب به آن ها طي پروسه كارگذاري در بدن مي شود. ژلاتين موجود در داربست ها سبب جذب آب بالا ( 450% )و در نتيجه بهبود تبادلات سلولي مي شود، به علاوه در ميلين سازي و رشد و پهن شوندگي نوريت ها نقش مهمي ايفا مي كند.

عنوان اختراع ساخت داربست تمام متخلخل كيتوساني به روش ريخته گري انجمادي زمينه فني اختراع مهندسي بافت مشكل فني و بيان اهداف اختراع داربستي كه براي قرار گيري در محيط بدن براي ترميم بافت آسيب ديده طراحي و ساخته مي شود، بايد داراي ساختاري متخلخل و يكپارچه همراه با مقاومت مكانيكي كافي باشد. هر چه حفرات موجود در داربست متخلخل بيشتر و بزرگتر باشد، فضاي مناسب تري براي حركت مواد مغذي و اكسيژن درون داربست فراهم مي شود كه متعاقبا به رشد بافت كمك خواهند كرد. از طرفي استحكام مكانيكي اين داربست ها با افزايش ميزان تخلخل كاهش مي يابد از اينرو تعادل بين ميزان تخلخل و مقاومت مكانيكي يكي از چالش هاي اصلي در ساخت داربست متخلخل است. عملكرد مكانيكي ضعيف داربست هاي كيتوساني طراحي شده تا به حال به طور عمده ناشي از مدول يانگ كم كيتوسان و تخلخل بالاي داربست هاي شكل گرفته است. هدف از اين پژوهش كنترل ابعاد و جهت تخلخلهاي داربست كيتوساني و بهبود خواص مكانيكي و جذب PBS آن با روش نوين ريخته گري انجمادي مي باشد تا بتوان سرعت رشد مناسب سلولها و رگزائي آنها را به نحو مطلوبي ارتقا بخشيد. برجستگيهاي تكنيكي و فني اختراع به طور خلاصه در اين پژوهش، تاثير اعمال سرعت هاي متفاوت سرمايش و مقادير متفاوت كيتوسان در طي فرايند ريخته گري انجمادي مورد بررسي قرارگرفت. سپس با استفاده از آزمون هاي خواص مكانيكي، SEM و جذبPBS خواص داربست هاي توليد شده بررسي شد. نتايج به اينگونه بود كه با افزايش نرخ سرمايش و غلظت كيتوسان، اندازه حفرات موجود در ساختار كاهش يافت و منجر به افزايش استحكام فشاري و مدول الاستيك شد. همچنين افزايش غلظت كيتوسان، درصد تخلخل را كاهش داد اما افزايش سرعت انجماد تاثيري بر مقدار تخلخل نداشت. قابل ذكر است كه مقدار جذب PBS با افزايش غلظت كيتوسان و سرعت انجماد كاهش يافت.

عنوان : داربست مهندسي بافت از جنس كوپليمر لاكتيك گليكوليك اسيد/ ژلاتين ساخته شده به روش الكتروريسي زمينه فني: مهندسي پزشكي شاخه مهندسي بافت خلاصه: در اختراع نامبرده داربست نانوالياف مهندسي بافت از جنس ژلاتين و كوپليمر لاكتيك گلايكوليك اسيد به روش الكتروريسي ساخته شده است. عدم امتزاج اين دو ماده استفاده از محلول آنها را با مشكل مواجه كرده، لذا در اين اختراع از حلال 2و2و2- تري فلوئورواتانول بهره گرفته ايم. استحكام مطلوب و كنترل نرخ تخريب به علت استفاده از پليمرلاكتيك گلايكوليك اسيد و جذب آب با استفاده از ژلاتين از مزاياي اين داربست مي باشد بنابراين با در اختيار داشتن ساختاري آبدوست امكان تكثير سلولي ميسر مي گردد. هم چنين طراحي ساختاري با درصد تخلخل و قطر الياف مطلوب جهت چسبندگي، رشد بافت، مهاجرت و تمايز سلولي با تغيير درصد پليمر و پارامترهاي روش الكتروريسي صورت پذيرفته است. لذا امكان كاهش قطر الياف با افزايش سرعت پاشش ميسر خواهد بود. مهم ترين ويژگي داربست مذكور زيست سازگاري و حمايت از تكثير سلولي مي باشد.. درصد تخلخل 90% و قطر الياف به ترتيب 777و 924 نانومتر براي سرعت پاشش 1/0 و 2/0 ml/hrمي باشد.

زمينه فني اختراع: مهندسي پزشكي شاخه مهندسي بافت خلاصه اختراع: در اين اختراع داربست مهندسي بافت از جنس ژلاتين و كوپليمر سنتزي لاكتيك گلايكوليك اسيد ساخته شده است. به علت عدم امتزاج اين دو ماده استفاده از محلول آنها با مشكل مواجه مي باشد، لذا در اين اختراع از حلال اسيد استيك بهره گرفته شده است. استحكام مناسب به علت پليمرلاكتيك گلايكوليك اسيد و همزمان كنترل نرخ تخريب و جذب آب با استفاده از ژلاتين از مزاياي اين داربست مي باشد. طراحي ساختاري با درصد و اندازه تخلخل مطلوب جهت چسبندگي، رشد، مهاجرت و تمايز سلولي و نهايتا دستيابي به تخلخل هاي با اندازه مناسب براي رشد بافت با تغيير درصد پليمر و پارامترهاي روش انجماد جهت دار صورت پذيرفته است. مهم ترين ويژگي داربست مذكور دستيابي به تخلخل هايي جهت دار و نهايتا تاثير آن بر افزايش استحكام و جذب آب و هم چنين هدايت بهتر سلولي مي باشد. درصد و اندازه تخلخل آن ها به ترتيب 95% و 200 ميكرومتر مي باشند. با كاهش دماي انجماد محلول پليمري ساختار ريزتر به دست مي آيد و نسبت دو پليمر مي تواند كنترل كننده درصد جذب آب باشد.