ماده پيوند استخوان ضد باكتري حاوي نانو ذرات نقره

ساخت شيشه زيست فعال پنج جزئي بر پايه سيستم SiO2 - CaO - P2O5 - MgO - SrO به منظوراستفاده در مهندسي بافت استخوان در دانشكده دندانپزشكي دانشگاه علوم پزشكي تهران براي نخستين بار در دنيا انجام گرفت. توانايي شيشه زيست فعال در پيوند با استخوان، اولين بار توسط هنچ و همكارانش گزارش شد. شيشه زيست فعال علاوه بر توانايي باند به بافت سخت، به بافت نرم نيز باند مي شود. به واسطه واكنش هاي واسطه اي و ميان سلولي، شيشه زيست فعال هنگامي كه در معرض مايعات بيولوژيكي قرار مي گيرد لايه اي از هيدروكسي آپاتيت كربونيت شده را تشكيل مي دهد كه باعث باند قوي ميان شيشه زيست فعال و استخوان مي گردد. علاوه بر قابليت پيوند با استخوان شيشه زيست فعال خاصيت osteoinductive داشته و به چسبندگي، رشد و تفكيك استئوبلاست كمك مي كند. علاوه بر اين، سبب القاء تمايز سلولهاي مزانشيمال استخواني مي شوند. مطالعات نشان داده اند كه ب شيشه زيست فعال باعث رگ زايي (angiogenesis) هم در محيط آزمايشگاهي و هم در بدن مي گردد. خاصيت ضد التهابي و ضد ميكروبي از ديگر ويژگيهاي آن مي باشد. به منظور سنتز شيشه زيست فعال پنج جزئي بر پايه اين سيستم از روش سل- ژل استفاده شد. قرصهاي شيشه زيست فعال ساخته شده در محلول شبيه سازي شده بدن انسان در دماي 37 درجه سانتيگراد قرار گرفته و تغييرات pH و همچنين تشكيل لايه آپاتيت مورد بررسي قرار گرفت.

اخيراً خواص بيولوژيكي مفيد استرانسيوم براي رشد و ترميم استخوان به اثبات رسيده است. استرانسيوم فعاليت سلول¬هاي استئوكلاست را كاهش و فعاليت سلول¬هاي استئوبلاست را افزايش مي¬دهد. وجود استرانسيوم در تركيب يك بيومتريال داراي سطح فعال، امكان رهايش آهسته و تدريجي اين يون مفيد را در محل آسيب استخواني فراهم مي¬نمايد. شعاع يوني استرانسيوم به كلسيم نزديك است، لذا جايگزيني استرانسيوم به جاي كلسيم در بسياري از شبكه¬هاي كريستالي امكان پذير است. شيشه زيست¬ فعال 58-اس با جايگزيني كلسيم با استرانسيوم، داراي تمام خواص زيستي مناسب شيشه-هاي زيست¬ فعال مي¬باشد و به واسطه داشتن ساختار مزوپروز حاصل از روش سنتز سل- ژل، با سطح ويژه بسيار زياد، قابليت تبادل يوني و سيگنال سلولي را بهبود مي¬بخشد. همينطور خواص بيولوژيكي مفيد استرانسيوم، در ترميم و بازسازي بافت استخوان مؤثر است. براي تهيه شيشه، پس از اختلاط آب، اسيد، پيش¬سازه¬هاي آلكوكسيدي مانند تترااتيل ارتو سيليكات و تري اتيل فسفات و نمكهاي فلزي، سل تهيه و پس از تبديل آن به ژل، پايدارسازي دمايي صورت مي¬پذيرد. تستهاي فيزيكي نشان مي¬دهند استرانسيوم جوانه¬زني فاز هيدروكسي آپاتيت را تسريع و به تشكيل فاز استرانسيوم آپاتيت كمك مي¬كند. تستهاي سلولي، زيست سازگاري كامل بايومتريال را تأييد مي¬كنند.

طراحي داربست كامپوزيتي SrAl2O4:Eu,Dy- Chitosan با خاصيت لومينسنس بر اي بهبود ترميم شبكيه چشم در اين طراحي به منظور بهبود ترميم بافت شبكيه در مهندسي بافت شبكيه ، داربستي طراحي شده است كه در اين داربست ذراتي با خاصيت لومينسنس يا نور دهي توزيع شده است و بدين ترتيب اين داربست توليد كننده سيگنالهاي نوري ميباشد.خاصيت لومينسنس در اين داربست توسط تحريك نور مريي عارض ميشود .به عبارت ديگر ذرات توزيع شده بوسيله نور مريي تحريك ميشوند و از خود سيگنال نوري توليد ميكنند. حال امواج نوري متصاعد شونده از اين داربست بر رفتار سلول از جمله رشد ، چسبندگي ، مهاجرت و غيره اثر گذاشته و بر روند ترميم بافت شبكيه اثر ميگذارند. بدون شك اثر مثبت نور بر روند ترميم بافت شبكيه منجر به كمك به ميليونها نفر كه از ضايعه هاي بافت شبكيه چشم رنج ميبرند خواهد شد. استفاده از ذرات لومينسنس SrAl2O4:Eu,Dy در داربست هاي شبكيه چشم به منظور ارتقاء ترميم بافت شبكيه چشم شبكيه چشم به منظور ارتقاء ترميم بافت شبكيه چشم

رنگ هاي ترافيكي و اجزاء ساختماني فتولومينسانس با كمك علم مواد، فيزيك و شيمي نو رتهيه گرديده است. لومينسانس نشر فتون هاي فرابنفش مريي يا فروسرخ از نمونه اي است كه الكترون هاي آن برانگيخته شده اند. بسته به اينكه برانگيختگي توسط چه منبع انرژي صورت گرفته باشد، لومينسانس انواع مختلف دارد. در فوتولومينسانس كه يكي از پركاربرد ترين انواع لومينسانس است، برانگيختگي توسط فوتون نور انجام مي شود. . تركيب فتولومينسانس محصول مورد نظر از مواد لومينسانس پايه آلومينياتي تهيه گرديده كه مي تواند در خط كشي جاده و اجزاء ساختمان مانند سنگ هاي نما و پلاك منازل بكار رود. اين مواد در طول روز نور خورشيد را جمع كرده و در شب با قطع شدن منبع نور از خود نور ساطع مي كنند. از مزاياي بكارگيري پديده فتو لومينسانس در جاده ها تعيين حدود جاده و مشخص كردن مسير پيش رو در شب و در نتيجه كمك به تقويت ايمني جاده ها مي باشد.

كانال راهنماي عصب با ساختار اليافي از كامپوزيت هيالورنيك‌اسيد و پلي‌كپرولاكتون كه داراي تخلخل و قطر الياف كنترل شده مي‌باشد، مي‌تواند شرايط ترميم آكسون آسيب ديده در سيستم اعصاب محيطي را بهبود ببخشد. با توجه به تفاوت‌هاي بسيار زيادي كه بافت عصب با ساير بافتهاي بدن دارد و منحصر به فرد بودن ويژگيهاي اين بافت از جمله ترميم بسيار ضعيف و يا عدم ترميم، چالشهاي بسيار زيادي در روند ترميم و بازسازي اين بافت وجود دارد. در بافت عصب محيطي، پس از ايجاد آسيب با توجه به شدت آسيب، امكان جوانه زني مجدد آكسون از انتهاي آكسون آسيب ديده وجود دارد كه در صورت فراهم بودن شرايط محيطي، جوانه رشد كرده و ترميم صورت مي‌پذيرد. از طرف ديگر كانال راهنماي عصب، شرايط محيطي لازم جهت رشد مجدد آكسون آسيب ديده را بهبود بخشيده و رشد مجدد آكسون را جهت دهي مي‌كند. به علاوه، ساختار اليافي جهت دار، علاوه بر جهت دهي به آكسون، با توجه به افزايش مكان هاي تماس با آكسون آسيب ديده عملكرد مطلوبتري در ترميم از خود نشان مي‌دهد و برهمكنش سلول‌ها با سطح كانال را افزايش مي‌دهد. ساختار اليافي مورد نظر به روش الكتروريسي تهيه شده است كه از پلي كپرولاكتون جهت تامين خواص الكتروريسي و مكانيكي مناسب استفاده شد و هيالورنيك اسيد نيز جهت تامين خواص زيستي مناسب در برهمكنش با سلول به آن افزوده شد. تحقيقات نشان داده‌اند سلولهاي عصب در حضور هيالورنيك اسيد (كه از اجزاي اصلي ماتريس خارج سلولي بافت عصب است) رشد بهتري از خود نشان مي‌دهند و باتوجه به نقش موثر هيالورنيك اسيد در بهبود زخم، نظير ايجاد تاخير در تشكيل بافت اسكار گليال در محل آسيب، رشد مجدد آكسون تسريع مي‌شود.

يكي از الزامات براي ساخت داربست‌ها، فراهم‌كردن اكسيژن كافي براي سلول‌هاي موجود در ساختار سه‌بعدي است تا از وقوع نكروز سلول‌ها جلوگيري كند. كلسيم پراكسيد از گروه پراكسيد‌هاي قليايي خاكي، به‌عنوان يك تركيب مناسب براي تامين اكسيژن كافي براي سلول‌هاي درون داربست مطرح شده است. زيرا در اثر هيدروليز كلسيم پراكسيد، هيدروژن پراكسيد توليد شده و سپس مولكول اكسيژن توسط تجزيه هيدروژن پراكسيد آزاد مي‌گردد. اما اندازه بزرگ ذرات كلسيم پراكسيد تجاري (ميكرون به استثناي يك شركت امريكايي) از تعبيه‌كردن ذرات درون داربست‌هاي نانوليفي ،مشابه ماتريس خارج سلولي، جلوگيري مي‌كند. همچنين ابعاد بزرگ و عدم پراكندگي خوب ذرات كلسيم پراكسيد تجاري، مكان‌هاي سطحي براي توليد اكسيژن را كاهش داده و منجر به كاهش واكنش‌پذيري ذرات و توليد اكسيژن مي‌شوند. اما نانو ذرات كلسيم پراكسيد پايدارشده با پليمر مناسب، قابليت تعبيه‌شدن در نانوالياف را دارند، با افزايش نسبت سطح به حجم ذرات و پراكندگي بهتر در مقايسه با ذرات تجاري، نرخ رهايش اكسيژن را افزايش داده و منجر به افزايش راندمان توليد اكسيژن مي‌شوند. به‌منظور افزايش واكنش‌پذيري ذرات و توليد اكسيژن توسط ذرات كلسيم پراكسيد و امكان بارگذاري ذرات درون داربست‌هاي ساخته شده از نانوالياف، هدف اين اختراع كاهش اندازه كريستاليت و بهبود توزيع اندازه ذرات كلسيم پراكسيد از طريق تغيير ميزان فوق اشباعيت موضعي است كه توسط نرخ اضافه‌كردن هيدروژن پراكسيد در طول فرآيند هم‌رسوبي كنترل مي‌شود.

روش تهيه به اين صورت بود كه در ابتدا 1. تري اتيل فسفات را به درون آب با pH اسيدي (ph~1/5 ) ريخته و سل حاصله در دماي اتاق به مدت 4 ساعت هم زده شد. 2- در ظرف جداگانه اي تتراتيل اورتوسيليكات به محلول آب و اتانول با pH اسيدي اضافه شد. مخلوط به مدت ا ساعت در دماي اتاق هم زده شد. 3- اتيل فسفات هيدروليز شده به سل سيليكا اضافه و براي ا ساعت ديگر هم زده شد. .4- سپس كلسيم نيترات به سل اضافه و 1 ساعت هم زده شد. 5- پس از آن نيترات نقره به سل اضافه و 1 ساعت هم زده و سل حاصله در دماي 20 درجه سانتيگراد و با سرعت 50 دور بر دقيقه توسط همزن مغناطيسي ا ساعت ديگر نيز هم زده شد تا در نهايت ژلي مناسب حاصل شود. اين ژل به مدت 24 ساعت در دماي 70 درجه سانتي گراد خشك و سپس به منظور تثبيت در بوته آلومينايي تا رسيدن به دماي حدود 700 ºC با آهنگ 5 ºC/rnin حرارت داده شد و در نهايت به مدت 24 ساعت در اين دما نگهداري شد. براي بررسي خواص ضد باكتريايي نمونه ها عليه باكتري اي.كولاي از ´´تست هاله´´استفاده شد شيشه ضد باكتري تهيه شده به روشي سل ژل درون ظرفي حاوي ژل آگاردر مدت زمان هاي معيني قرار گرفت. از نسبت پهناي هاله آنتي باكتريال )W( به قطر نمونه ها( d ( به عنوان معياري براي تخمين خواص ضد باكتريايي نمونه ها استفاده شد و مطابق شكل زير مشخص شد كه نمونه هاي تهيه شده خاصيت ضدباكتريايي از خود نشان داده اند. تصوير حلقه اي ازشيشه ضد باكتري تهيه شده به روش سل ژل را نشان مي دهد