از دست دادن بافت‌هاي بدن ،عملكرد اندام‌ها و موارد مشابه آن از مسائل مهم مطرح در حوزه پزشكي مي باشد.استفاده از روش‌هاي دارودرماني و ژن درماني شايد در مراحل شروع يك بيماري موثر باشد اما در مراحل پيشرفته‌تر پاسخگوي مناسبي براي درمان نمي‌باشد.ايجاد بافت‌هايي با ويژگي‌هاي مطلوب در شرايط خارج از بدن بيمار بر مبناي استفاده از سلولهاي زنده به عنوان واحد‌هاي سازنده بافت‌ها تحت عنوان روش هاي مهندسي بافت يكي از زمينه‌هاي بسيار كارا و فعال در حوزه پزشكي زيستي است. هدف از انجام اين طرح تهيه و تعيين ويژگيهاي داربست و هيدروژل طبيعي تهيه شده بر پايه ماتريس خارج سلولي آئورت است و همچنين تعيين ساختار و ويژگي‌هاي داربست و هيدروژل طبيعي تهيه شده از ماتريس خارج سلولي آئورت در مهندسي بافت مي باشد.اميد است داربست و هيدروژل طبيعي حاصل،با حفظ تركيبات اصلي بتواند بستر مناسبي جهت مشخص كردن رفتارهاي سلولي در محيط بيولوژيك و مدل مناسبي براي تحقيقات اوليه در ترميم و كاربرد در مهندسي بافت باشد.داربست تهيه شده از ماتريكس خارج سلولي ژل شده آئورت داراي زيست سازگاري مناسب و برهمكنش مناسبي با سلولها است و روش هضم آنزيمي روش كارامد براي تهيه ساختار هيدروژل يكنواخت از آن است.

وجود ضايعات و زباله هاي فراوان پليمري در دنياي امروز و نياز روز افزون به اين مواد و همچنين وابستگي اين محصولات به منابع فسيلي باعث شده است تا توجهات بسياري به سمت توليد پلاستيك هاي زيست تخريب پذير از منابع تجديد پذير معطوف شود. با در نظر گرفتن صرفه اقتصادي و در درسترس بودن، در ميان پليمر هاي طبيعي در ايران مناسب ترين گزينه نشاسته و نشاسته اصلاح شده مي باشد. با توجه به عدم قابليت فرايند دهي نشاسته در حالت مذاب به علت سوختگي نياز به استفاده از مجموعه اي از تركيبات شيميايي است كه بتوانند در كنار هم مانع سوختگي و همچنين تنظيم استحكام و ميزان آب دوستي محصول شوند. همچنين نياز به تعيين شرايط فرايندي دقيقي مي باشد تا از ايجاد تغيير رنگ و سوختگي و در نتيجه بوي نامناسب در محصول جلوگيري صورت بگيرد. محصول توليدي با استفاده از فرمولاسيون ادعا شده مي تواند با استفاده از دستگاه هاي فيلم دمشي موجود در بازار تبديل به فيلم ها با ضخامت 20 الي 100 ميكرون شوند و جايگزين حجم وسيعي از فيلم هاي پلي اتيلني و پلي پروپيلني موجود در بازار و صنايع بسته بندي شوند.

مقاومت بالاي مواد پليمري مرسوم به تخريب در خاك و آب باعث ايجاد آلودگي هاي زيست محيطي فراواني در درياها و تفرجگاه ها شده است. وجود ضايعات و زباله هاي فراوان پليمري و همچنين وابستگي به منابع فسيلي باعث شده است تا توجهات به سمت توليد پلاستيك هاي زيست تخريب پذير از منابع تجديد پذير معطوف شود.با در نظر گرفتن مسائل اقتصادي وهمچنين در دسترس بودن، نشاسته و نشاسته اصلاح شده يكي از مناسب ترين گزينه ها در زمينه توليد پلاستيك هاي زيست تخريب پذير مي باشد. با توجه به عدم قابليت فرايند دهي نشاسته در حالت مذاب به علت سوختگي نياز به استفاده از مجموعه اي از تركيبات در قالب فرمولاسيون است كه بتوانند در كنار هم علاوه بر ايجاد قابليت فرايند پذيري سبب تنظيم استحكام و ميزان تخريب پذيري محصول شوند. محصول توليد شده از فرمولاسيون ادعا شده در اين اختراع مي تواند با استفاده از دستگاه هاي موجود در بازار، تزريق يا اكسترود شود و جايگزين حجم وسيعي از قطعات و يا صفحات پلي اتيلني و پلي پروپيلني موجود در بازار شوند. قطعات توليد شده از فرمولسيون ادعايي در اين اختراع، داراي قابليت تخريب پذيري در آب و خاك هستند و مي توانند در زمان بسيار كوتاهي (1 ساعت الي 6 ماه) در محيط آبي و خاكي تجزيه شوند كه اين مسئله مي تواند در كاهش حجم زباله ها بسيار مفيد باشد.

نگراني هاي زيست محيطي در سالهاي اخير نسبت به زباله هاي پليمري كه ماندگاري بالايي در محيط دارند و همچنين وابستگي پليمر هاي سنتزي مرسوم به منابع فسيلي باعث شده است تا توجهات به سمت ايجاد زيست تخريب پذيري در پلاستيك ها (پليمر هاي سنتزي گرمانرم) و همچنين استفاده از منابع تجديد پذير معطوف شود. يكي از متداول ترين روش ها در ايجاد زيست تخريب پذيري در پليمر هاي سنتزي متداول مانند پلي اتيلن، پلي پروپيلن و پلي استايرن تركيب كردن آنها با يك پليمر طبيعي مانند نشاسته است. استفاده از تركيبات بر پايه نشاسته به دليل صرفه اقتصادي و فراواني آن به عنوان پليمري تهيه شده از منابع تجديد پذير مورد توجه قرار گرفته است كه جهت تنظيم خواص مكانيكي و مقاومت محيطي در برابر شرايطي مانند رطوبت و حضور آب مي توان از نسبت هاي مختلفي از پليمر طبيعي و پليمر سنتزي استفاده كرد. استفاده از اين روش هرچند مي تواند كمك زيادي به كاهش زمان تخريب محصولات تهيه شده انجام دهد ولي مشكل باقي ماندن بخشي از پليمر سنتزي پس از تخريب كامل بخش طبيعي آن در زمانهاي طولاني باقي است. روش ديگري كه مورد بهره برداري قرار گرفته است استفاده از افزودني هايي با قابليت تخريب زنجيره هاي پليمري مرسوم مانند پلي اولفين ها و اكسايش و شكست آنها در شرايط محيطي يا حضور ميكروارگانيسم ها است. ولي وابستگي به منابع فسيلي در اين روش همچنان باقي مي ماند و همچنين زمان تخريب در مقايسه با پليمر هاي طبيعي مانند نشاسته بالا خواهد بود. فرمولاسيون ادعا شده در اين اختراع مي تواند مشكلات مربوط به تخريب پذيري و همچنين وابستگي به منابع فسيلي را به صورت همزمان برطرف نمايد. دراين اختراع با ارائه فرمولاسيوني حاوي پليمر طبيعي، پليمر سنتزي، تركيبات اكسا تخريب پذير كننده و ساير افزودني هاي مورد نياز جهت فرايند كردن، محصولي ارائه شده است كه داراي قابليت بالايي در تخريب پذيري و وسعت شرايط محيطي جهت تخريب است. پليمر طبيعي استفاده شده در اين فرمولاسيون مي تواند در زمانهاي كوتاه در اثر حضور رطوبت، ميكروارگانيسم ها ، تابش نور و ساير شرايط محيطي تخريب شود و پليمر گرمانرم نيز در اثر حضور پليمر طبيعي و همچنين استفاده از افزودني هاي اكسا تخريب پذير كننده همراه با بخش گياهي فرمولاسيون شروع به تخريب مي كند. در نتيجه مي توان محصولاتي با قابليت تخريب پذيري كامل ، مقاومت آب كنترل شده و خواص مكانيكي قابل تنظيم داشت. اين اختراع مي تواند در زمينه كليه قطعات تزريقي ، فيلم هاي پليمري و محصولات توليد شده از فرايند اكستروژن (انواع ورق ها، پروفيل ها و ترموفرم) مورد استفاده قرار بگيرد و تجهيزات مرسوم موجود در بازار جهت توليد اين فرمولاسيون مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد. استفاده از فرمولاسيون اين اختراع مي تواند تاثير بسياري در كاهش مضرات استفاده از پلاستيك ها در محيط زيست داشته باشد. فرمولاسيون اين اختراع در مقايسه با پليمر هاي تخريب پذير مرسوم مانند پلي لاكتيك اسيد و پلي كاپرولاكتون داراي هزينه توليد بسيار پايين تري هستند و همچنين امكان توليد آن در داخل كشور وجود دارد.

ساخت داربست مناسب براي ترميم بافت پوست با قابليت ترميم ضخم تمام ضخامت همواره مورد توجه بوده است. در اين اختراع هدف طراحي و ساخت داربست پليمري با ساختار نانوليفي و چند لايه با قابليت تنظيم ضخامت جهت كاربرد در باز سازي جراحات پوست مي باشد. به دليل خواص مناسب بيولوژيكي زيست پليمر هاي ژلاتين و كندروايتين سولفات و خواص مكانيكي، ريسندگي مناسب، عدم سميت و سرطان زايي، دارابودن محيط آبدار و توانايي محافظت از سلول ها و خواص زيست سازگاري بالاي پلي وينيل الكل از يك سامانه سه جزئي در اين اختراع براي ساخت داربست استفاده شده است. مناسب ترين حلال براي حل كردن و تهيه محلول هاي يكنواخت از پليمرهاي طبيعي مانند ژلاتين و پلي ساكاريد هايي مانند كندروايتين سولفات، آب است ولي متاسفانه اين سامانه به دليل ژل شدن پليمرها در آب در اثر برهمكنش هاي درون مولكولي و برون مولكولي قابليت ريسندگي در شرايط محيطي را ندارد. به همين منظور در اين اختراع از يك سامانه حلالي ايمن و اقتصادي شامل تركيبي از آب و اسيد استيك استفاده شده است. داربست نانوليفي چند لايه تهيه شده مي تواند در پاسخ به نياز روز افزون جايگزيني بافت هاي آسيب ديده مورد استفاده قرار بگيرد. نتايج بررسي هاي انجام شده در فاز حيواني نشان داده است كه داربست هاي تهيه شده در اين اختراع قابليت مناسبي براي باز سازي جراحات پوستي تمام ضخامت دارند. همچنين امكان استفاده از اين ساختار نانوليفي چند لايه بدون سلول و با استفاده از مهاجرت سلول هاي از بافت هاي مجاور وجود دارد. فرايند استفاده شده در ساخت داربست در اين اختراع داراي قابليت مناسبي جهت تجاري سازي و توليد در مقياس بالا دارد.

براي تهيه اين زيست مواد جايگزين، ابتدا بافت غضروف فيل ماهي با استفاده از SDS سلول‌زدايي گرديده و به دو گروه بافت سلول‌زدايي شده (گرفت) و بافت سلول‌زدايي و هضم شده (داربست متخلخل) تقسيم گرديد. داربست متخلخل به روش خشكايش انجمادي به دست آمد و مورد ارزيابي (بررسي مورفولوژي و اندازه منافذ، تخريب، تورم تعادلي، استحكام فشاري) قرار گرفت. در ادامه گرفت و داربست متخلخل با سلول‌هاي مزانشيمي جداشده از بافت چربي انساني كشت داده شدند. نتايج نشان داد پس از 21 روز كشت، داربست‌ها بدون افزودن فاكتورهاي رشد قادر به ايجاد تمايز غضروفي بودند. همچنين هر دو نمونه در گوش خرگوش ايمپلنت شده و نتايج نشان داد نه تنها هيچ گونه پاسخ التهابي در بافت گوش رخ نداده بلكه القاي نسبي غضروف‌زايي در محل ايمپلنت رخ داد. از آنجاييكه امنيت زيستي مواد مشتق شده از آبزيان بسيار بالاتر از موجودات خشكي‌زي است. بنابراين اختراع حاضر با بهره‌مندي از علم مهندسي بافت، يك بستر متخلخل زيست سازگار از ECM بافت غضروف فيل ماهي را به عنوان بستري مناسب براي چسبندگي، تكثير و تمايز سلول ارائه مي‌كند. با توجه به ايمن بودن، فرواني و سهولت دسترسي مي‌تواند به عنوان يك منبع زيستي جديد معرفي گردد.

اين اختراع در زمينه زخم پوش هاي حاوي ذرات پليمري با قابليت رهايش كنترل شده دارو است. با توجه به وجود زخم هاي متنوع، انواع مختلفي از زخم پوش با توجه به نحوه عملكرد آن ها در فرايند درمان زخم، ساخته شده است. اما انتخاب درست زخم پوش مناسب از چالش هاي اساسي در اين زمينه است. طبيعي است كه زخم پوش هايي كه قابليت رهايش دارو را داشته باشند، سبب تسريع و تسهيل فرايند بهبود زخم خواهند شد. زخم پوش ساخته شده در اين اختراع با توجه به فرايند ابتكاري كه در ساخت آن استفاده شده است، قابليت بارگزاري كامل دارو را دارا مي باشد و به همين دليل مي تواند جهت درمان انواع زخم هاي عفوني، سوختگي، جراحت هاي مزمن و زخم هاي ديابتي به كار رود. ضمن آن كه استفاده از سيستم هاي دارورساني كنترل شده پليمري در اين اختراع، به عنوان يك راهكار مناسب در ارتقاي فرمولاسيون در حوزه‌ي دارو سازي به كار گرفته شده است. در اين اختراع يك فيلم پليمري كه فرايند تشكيل ان همراه با تشكيل ذرات پليمري درون آن در يك مرحله انجام مي شود به عنوان بستري براي رهايش كنترل شده دارو استفاده شده است كه مي تواند چندين مزيت به صورت همزمان داشته باشد و علاوه بر كاهش دفعات اعمال دارو بر روي زخم باعث رسانش يكنواخت تر دارو بر مساحت زخم، جذب بهتر ترشحات و همچنين امكان مشاهده زخم گردد. همچنين زخم پوش پليمري حاوي ذرات پليمري كه در اين اختراع ساخته شده است قابليت بارگذاري دارو هاي آّب دوست و يا آب گريز را دارا مي باشد و به دليل يك مرحله اي بودن تشكيل ذرات پليمري و فيلم زخم پوش، تمامي داروي بارگذاري شده درون زخم پوش باقي مي ماند و هدر رفت داروي وجود نخواهد داشت.

تهيه فيلم نازك با ضخامت قابل كنترل از پلي¬گليسرول سباسات و همچنين ساختارهايي به صورت لوله توخالي با ضخامت و قطر كنترل شده يكي از چالش¬هايي است كه به دليل ماهيت رزيني پيش پليمر پلي¬گليسرول سباسات پيش مي-آيد. در اين اختراع، روش تهيه ساده و مقرون به صرفه به همراه ارزيابي كامپوزيت¬هاي بر پايه رزين پلي¬گليسرول سباسات و نانو/ميكرو الياف با اشكال و سايز¬هاي قابل كنترل ارائه شده است. براي تهيه كامپوزيت¬هاي فيلم نازك، نانوالياف تهيه شده به روش الكتروريسي را به رزين پلي¬گليسرول سباسات و يا محلول آن آغشته كرده و براي پايدار كردن كامپوزيت، از پخت حرارتي در آون خلاء استفاده شده ¬است. همچنين براي تهيه كامپوزيت¬هاي لوله عصبي، نانوالياف ژلاتين آغشته شده به رزين پلي¬گليسرول سباسات، به روش لايه پيچي با قطر مغزي مناسب تهيه گرديد. لوله عصبي تهيه شده از كامپوزيت اين اختراع براي ترميم عصب سياتيك قطع شده در مدل حيواني خرگوش مورد ارزيابي قرار گرفت و نتايج نشان دهنده قابليت كاربردي نمونه ساخته شده براي بازسازي عصب محيطي خرگوش با طول 12 ميليمتر بوده است.

بسته شدن مسير كندوييت¬هاي نانوليفي توخالي تحت فشار بافت¬هاي اطراف از جمله چالش¬هاي اساسي است كه به دليل استحكام كم آن¬ها بوده و مانع رشد كامل آكسون¬هاي عصبي مي¬شود. بنابراين اين چالش تاثير مستقيمي بر ترميم و بهبود عملكرد بافت عصب آسيب¬ديده بيمار مي¬گذارد. در اين اختراع، روش تهيه جديد و ساده¬اي به همراه ارزيابي¬هاي كامل كندوييت¬هاي توخالي هيبريدي فنر پلي¬دي¬اكسانون و نمدهاي نانوليفي PCL/Gelatin و PCL/PGS ارائه شده است. به منظور تهيه¬ي كندوييت¬هاي هيبريدي، ابتدا با استفاده از نخ بخيه پلي¬دي¬اكسانون ساختار فنري مقاوم با هدف جلوگيري از فشار بافت¬هاي اطراف به كندوييت پس از كاشت به قطر مشخصي تهيه شد. سپس نمدهاي نانوليفي الكتروريسي شده را برش داده و به روش لايه پيچي دور فنر پيچيده شدند. نهايتا با آغشته سازي نمد پيچيده شده به اتانول و خشك كردن آن در آون خلاء، كندوييت¬هاي نانوليفي هيبريدي توخالي با قطر مشخص داخلي و خارجي تهيه شدند. كندوييت¬ها به لحاظ ساختاري، تخريب¬پذيري و زيست¬سازگاري مورد بررسي¬ قرار گرفتند. همچنين ارزيابي¬هاي درون¬تني كندوييت¬هاي نانوليفي هيبريدي توخالي جهت ترميم عصب سياتيك مدل حيواني خرگوش 12 هفته پس از كاشت، حضور و ترميم رشته¬هاي عصب در درون كندوييت¬ها را نشان دادند و نمونه¬ها از زيست سازگاري درون¬تني قابل قبولي برخوردار بودند.

در سال¬هاي اخير توجه بسياري به توسعه الاستومرهاي زيست تخريب‌پذير با خواص مشابه بافت نرم بوجود آمده است. پلي(گليسرول سباسات) (PGS) و مواد بر پايه آن از جمله الاستومرهاي زيست تخريب‌پذير بوده كه به صورت گسترده در ابزارهاي زيستي مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به چالش¬هاي شكل¬دهي PGS و شرايط پيچيده پخت حرارتي آن، در اين اختراع از پلي¬(گليسرول سباسات يورتان) (PGSU) با قابليت ايجاد اتصالات عرضي درجا و بدون نياز به حرارت بالا جهت تهيه داربست متخلخل به روش چاپ سه بعدي استفاده گرديد. از آنجا كه PGS براي فرايند¬دهي به دماهاي نسبتا بالا نياز دارد، به كارگيري اين روش علاوه بر مزاياي متعدد، امكان به كارگيري عوامل بيولوژيك را نيز فراهم مي¬كند. بنابراين هدف از اختراع حاضر ساخت داربست-هاي PGSU با تخلخل دو گانه كنترل شده با استفاده از فناوري چاپ سه بعدي مي¬باشد. از آنجايي كه اتصالات عرضي مي¬تواند در هنگام چاپ نيز رخ دهد، لازم است شرايط محلول براي واكنش پذيري ساختار تشكيل شده مساعد باشد. بنابراين دستيابي به شرايطي كه الزامات مورد نياز براي چاپ سه بعدي پيش ماده و تهيه داربست مذكور را دارا باشد از پيچيدگي و جزئيات زيادي برخوردار است. بدين ترتيب كه ابتدا پيش ماده PGSU با استفاده عامل دي¬ايزوسياناتي در سامانه حلالي مشخص تهيه و در حضور ذرات نمك NaCl جوهر زيست سازگار با استحكام مناسب براي چاب سه بعدي تشكيل شد. با تنظيم پارامترهاي متعدد فرايندي و دستگاهي، نهايتا فرايند چاپ سه بعدي جوهر زيست¬سازگار بر پايه PGSU امكان پذير شد.