در دهه اخير، هيدروژل¬هاي زيست¬سازگار و زيست¬تخريب پذير مختلفي در كاربردهاي مختلف مهندسي پزشكي مورد استفاده قرار گرفته¬اند. در اين پژوهش ساخت كامپوزيت نوتركيبي از ژلما با ويژگي زيست سازگاري عالي با استفاده از روش پليمريزاسيون نوري (امواج فرابنفش) و بر پايه ژلاتين، كربوكسي متيل كيتوسان و پلي اكريل آميد با بهره¬گيري از يك آغازگر نوري موثر در محيط آبي جهت دست يابي به سنتز سبز انجام شده¬است. اين كامپوزيت نو¬تركيب، به دليل خواص زيستي و فيزيكي مناسب در طراحي و مهندسي داربست¬ها، ايجاد ميكرو يا نانوكامپوزيت¬هاي پليمري، طراحي سامانه¬هاي دارورساني، سيگنال-دهي سلولي، زيست حسگرها، انتقال ژن و كاربردهاي مختلف مهندسي پزشكي مي¬تواند استفاده شود. در اين تحقيق با يك منبع نوري بسيار ساده اما كارآمد و استفاده از يك آغازگر نوري، سنتز نوري در آب به عنوان اصلي ترين محيط بيولوژيكي، هيدروژلي سنتز گرديده كه خواص شيميايي، مكانيكي و الكتريكي لازم براي ايجاد قابليت كاربرد آن در مهندسي بافت و كاربردهاي گوناگون مهندسي پزشكي از جمله رگ و زخم پوش را فراهم مي¬آورد. پس از سنتز، آزمون¬هاي بررسي خواص فيزيكوشيميايي، سميت سلولي و مكانيكي جهت اثبات كارايي كامپوزيت سنتز شده انجام گرديده است.

خلاصه: سيمان هاي دنداني به عنوان يكي از مواد بسيار با اهميت در حوزه ي دندانپزشكي است كه مي تواند كاركردهاي وسيعي در زمينه ي مواد دنداني داشته باشد. يونومر شيشه ايي دنداني از دو بخش مهم پودر و مايع تشكيل شده اند كه دندان پزشك با نسبت معين اين دو بخش را با هم مخلوط كرده و سيمان به دست امده با كاربردهاي متفاوت را مورد استفاده قرار ميدهد. بر اساس اين اختراع بخش مايع با تركيبات كو، تر و تتراپليمر با استفاده از مونومرهاي حاوي گروههاي عاملي وينيلي و كربوكسيليك اسيد به خوبي تهيه شده است. مايع هاي سنتز شده با پودر تجاري Fuji II مخلوط شده و سيمان به دست آمده با سيمان تجاري (كه از مخلوط مايع و پودر تجاري Fuji II تهيه شده) مقايسه شده است. نتايج نشان ميدهد كه اين سيمان ها در مقايسه با نمونه ي تجاري از زمان گيرش بسيار مناسبي برخوردار مي باشد. استحكام مكانيكي نمونه ها قابل قبول بوده و زمان كاركرد اين سيمان هم بيشتر از نمونه ي تجاري Fuji II مي باشد.

داربست كامپوزيتي بر پايه پليمر طبيعي ژلاتين و سراميك اكرمانيت به عنوان داربست مهندسي بافت استخوان تهيه شده است. خاصيت زيست فعالي داربست و تشكيل كريستالهاي آپاتيتي در محلول شبيه ساز بدن براي 3، 7 و 14 روز مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس اين اختراع، داربست هاي زيست فعال سنتز شده داراي سايز تخلخل مطلوب جهت رشد سلولهاي استخواني، استحكام مناسب، و جذب آب بالا براي تغذيه ي داربست مي باشد.اين اختراع، قابل استفاده در جايگزين بافت استخوان در شكستگي ها و ضايعات استخواني مي باشد.

داربست كامپوزيتي بر پايه پليمر طبيعي سلولز، پليمر سنتزي پلي اكريل آميد و سراميك هيدروكسي آپاتيت طي روش خشكاندن انجمادي، به عنوان داربست مهندسي بافت استخوان تهيه شده و با ﺗﻜﻨﻴك هاﻱ ﭘﺮﺍﺵ ﭘﺮﺗﻮ ﺍﻳﻜﺲ (XRD)، ﻃﻴﻒ ﺳﻨﺠﻲ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻓﻮﺭﻳﻪ ﻓﺮﻭﺳﺮﺥ (FTIR) و ﻣﻴﻜﺮﻭﺳﻜﻮﭖ ﺍﻟﻜﺘﺮﻭﻧﻲ ﻋﺒﻮﺭﻱ (SEM) ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻳﺎﺑﻲ شده اند. همچنين آزمايشاتي به منظور بررسي خواص مكانيكي،اندازه و درصد تخلخلﻫﺎ و ميزان جذب آب داربست هاي تهيه شده صورت گرفته است. نتايج به دست آمده نشان دادند كه با استفاده از روش خشكاندن انجمادي، مي توان به داربستﻫﺎي متخلخل با درصد تخلخل بالا (بالاي 80%) و تخلخل هاي مرتبط با هم دست يافت. خاصيت زيست سازگاري داربست در طي كشت سلول هاي فيبروبلاست HuGu به مدت 24، 48 و 72 ساعت مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس اين اختراع، داربست هاي زيست سازگار و غير سمي سنتز شده داراي استحكام مناسب، جذب آب بالا براي تغذيه ي داربست و سايز تخلخل مطلوب جهت رشد سلول هاي استخواني، مي باشد.اين اختراع، قابل استفاده در جايگزين بافت استخوان در شكستگي ها و ضايعات استخواني مي باشد.

هدف از اين مطالعه توليد داربست ها در حوزه مهندسي بافت استخوان جهت كاربرد در موارد جايگزيني بافت هاي استخواني ناشي از بيماري ها، تصادفات و ساير ضايعات استخواني بود. در اين راستا داربست نانوكاپوزيتي تيتانيم اكسيد محيط شده در كيتوسان-گرفت-پلي آكريليك اسيد/ هيدروكسي آپاتيت به عنوان داربست مهندسي بافت استخوان تهيه شده است. اين داربست يكي از مشخصه هاي اصلي استخوان يعني كامپوزيتي بودن را دارا است از جهات خواص مكانيكي، وضعيت و درصد تخلخل، وضعيت ميزان جذب آب مقطر و PBS مورد بررسي قرار گرفت و تست هاي FTIR، XRD ، EDX و عدم سميت(زيست سازگاري) روي نمونه هاي با نسبت هاي وزني مختلف هيدروكسي آپاتيت به كيتوسان انجام گرفت. آناليز EDX نيز نشان داد كه اگر از هر نقطه تصادفي از داربست الماني انتخاب گردد، از تمام عناصر مد نظر از تركيبات به كار گرفته شده در آن وجود دارد. با افزايش نسبت وزني هيدروكسي آپاتيت نسبت به كيتوسان مدول الاستيسيته و مقاومت فشاري افزايش يافت (محدوده بدست آمده جهت مقاومت فشاري و مدول الاستيسيته با استخوان واقعي نزديكي معني داري نشان داد). اين داربست نشان داد كه با درصد جذب مناسب خود(در آزمايش Swelling) مي تواند زمينه ي مساعدي جهت رشد سلولهاي استخواني را فراهم آورد. بنابراين، اين داربست مي تواند داراي ويژگي هاي مناسبي ( زيست سازگاري بسيار خوب، تاثير مثبت در رشد سلول، مقاومت فشاري و مدول الاستيسيته مناسب، درصد جذب آب و PBS كه سريعاً به تعادل مي رسد و...) براي استفاده در مهندسي بافت استخوان داشته باشد.

داربست كامپوزيت پليمر- سراميك سه جزئي زيست سازگار با استفاده از ژلاتين، اكرمانيت و لوله هاي كربني جهت استفاده در ضايعات استخواني سنتز گرديد. پس از مشخصه يابي داربستهاي سنتز شده، خاصيت زيست سازگاري آنها در طي كشت سلول هاي فيبروبلاست HuGu به مدت 24، 48 و 72 ساعت مورد بررسي قرار گرفت. استفاده از لوله هاي كربني در اين داربست ها نه تنها سيمتي از خود نشان ندادند بلكه سبب بهبود تكثير سلول ها گرديدند. بر اساس اين اختراع، داربست سنتز شده داراي سايز تخلخل مناسب جهت رشد سلولها و استفاده در بافت استخوان مي باشند. ميزان جذب مايعات توسط داربست هاي سنتز شده به منظور تغذيه سلوها و سهولت حضور رگها داراي ميزان مطلوبي مي باشد. اين داربست ها داراي استحكام مناسب جهت تحمل بارهاي فيزيولوژيك مي باشند. اين اختراع، قابليت استفاده در ضايعات استخواني را دارا مي باشد.

غشاهاي كامپوزيتي بر پايه بيو پليمر (كربوكسي متيل سلولز اصلاح شده با پلي اكريليك اسيد) به عنوان جاذب آلودگي در سيالات تهيه شده است. بر اساس اين اختراع، غشاي پليمري طراحي شده قابليت جذب كافي يون هاي كادميوم (Cd) و crystal Violet (CV) به عنوان نماينده فلزات و رنگها كه مهمترين آلاينده هاي آبي هستند را دارا مي باشد. بيشينه ي ميزان جذب غشا براي CV و Cd به ترتيب mg.g-1 546 و 781 مي باشد كه براي حذف رنگ هاي كاتيوني و آلاينده هاي فلزي از محلول هاي آبي در فرآيند تصفيه ي آب و حذف آلاينده هاي صنعتي كاملا مناسب مي باشد.

ماتريسهايي حاوي ميكروسوزن هاي سيسليكوني توپر با استفاده از فناوري MEMS توليد شده است. به منظور افزايش مقاومت ميكروسوزن هاي سيليكوني سطح مربعي، مثلثي و I شكل در مقايسه با سطح دايروي مورد بررسي قرار گرفت. ارتفاع تمام ميكروسوزنها بين 100 تا 150 ميكرو متر مي باشد. قبل از توليد نمونه تمام سطح مقطع ها مورد آناليز عددي قرارگرفت. نيروهاي وارده بر هر ميكروسوزن شبيه سازي شد. به منظور افزايش مقاومت ميكروسوزنها، ضخامت آنها با شيب 5 درجه نسبت به محور طولي و در راستاي آن افزايش يافت. ماتريس حاوي ميكروسوزن هاي ساخته شده قابليت استفاده در كاربردهاي درماني همانند ترغيب سنتز كلاژن يا C.I.T (Collagen Induction Therapy) را دارا است كه ميتواند به طور حيرت انگيزي باعث بالا رفتن غلظت كلاژن در پوست گردد. اين عمل موجب جوان سازي و رفع چين و چروك پوست ميشود.

جاذب‌هاي كامپوزيتي سديم آلژينات/هيدروكسي آپاتيت حاوي لوله هاي كربني چند جداره آميد دار شده به عنوان جاذب آلودگي در سيالات تهيه شده است. بر اساس اين اختراع، جاذب‌ كامپوزيتي بر پايه پليمر زيستي (سديم آلژينات) طراحي شده قابليت جذب كافي يون‌هاي راديواكتيو كبالت (II) را به عنوان نماينده فلزات كه يكي از مهم‌ترين آلاينده هاي آبي است را دارا مي‌باشد. بيشينه‌ي ميزان جذب يون‌هاي كبالت (II) توسط جاذب‌ كامپوزيتي در شرايط بهينه 347/8 ميليگرم بر گرم مي باشد كه به عنوان يك جاذب كامپوزيتي موثر با پتانسيل كاربردي مي‌تواند در جذب و حذف فلزات از محلول هاي آبي آلوده ناشي از صنايع مختلف بسيار كارامد باشد.

براي ساخت اين جايگزين عروقي ابتدا بستري ليفي شكل از پلي كاپرولاكتون به روش الكتروريسي تهيه گرديد، سطح اين بستر و الياف توليد شده به روش پلاسماي اكسيژن فعال گرديد و سپس مونور اكريل آميد به عنوان پوشش خون سازگار به سطح الياف پلي كاپرولاكتون پيوند زده شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني، اندازه گيري قطر الياف، آزمون بررسي زاويه تماس، آزمون طيف سنجي مادون قرمز، آزمون كشش براي بررسي خواص مكانيكي و آزمون چسبندگي پلاكت به منظور بررسي خون سازگاري مورد ارزيابي قرار گرفت. براساس آزمون هاي انجام گرفته، بستر پلي كاپرولاكتون ساخته شده كه سطح آن با مونومر آكريل آميد اصلاح شده است هيچ گونه چسبندگي پلاكت و لخته زايي ندارد و قابليت استفاده بعنوان جايگزين هاي مصنوعي عروق، مانند رگ مصنوعي را دارد.