هيدروژل هاي خود ژل شونده در محل، ساختارهاي مورد توجه در سازه هاي مهندسي بافت به ويژه بافت غضروف هستند. اين هيدروژل ها بر پايه تركيبات پليمري و روش هاي كراس لينك متفاوت تهيه شده و هدف اصلي استفاده از آن ها كپسوله كردن سلول هاي بنيادي يا غضروفي، ايجاد محيطي سه بعدي با خواص ويسكوالاستيك مشابه بافت غضروف و ترميم ناحيه آسيب ديده با كمترين ميزان تهاجم به بيمار است."هيدروژل سه جزئي خود ژل شونده تزريق پذير" با هدف ايجاد ريز محيط مشابه بافت غضروف براي تمايز سلول هاي بنيادي مزانشيمي طراحي شده است. اين هيدروژل از تركيب ژلاتين با دو پلي ساكاريد مهم يعني آلژينات و هيالورونيك اسيد تهيه شده است. اصلاح شيميايي اين دو تركيب ساكاريدي امكان اتصال آن ها با ژلاتين را فراهم نموده و مبناي ايجاد سيستم خود ژل شونده تزريق پذير است. اين هيدروژل سه جزئي بر اساس تركيب درصد اجزاي خود داراي خصوصيات فيزيكوشيميايي متغير و مستقل از فرمولاسيون خود داراي زيست سازگاري مناسب براي سلول هاي بنيادي مزانشيمي است.

زمينه فني اختراع: مهندسي پزشكي (بيومتريال)، مهندسي بافت، پزشكي احيا، مواد زيستي بيومتريال¬هاي گرادياني، بيومتريال¬هايي با ويژگي¬هاي تركيبي، ساختاري، مكانيكي و بيومولكولي ناهمسانگرد هستند. بيومتريال¬هاي گرادياني قابليت تقليد تغييرات تدريجي موجود در فواصل مشترك بافت¬هاي بدن را دارا هستند. " هيدروژل گرادياني آلژينات/ژلاتين/گرافن " با هدف تقليد ساختار ماتريس خارج سلولي فصل مشترك بافت نرم و سخت ساخته شده است. اين هيدروژل از تركيب ژلاتين، آلژينات اصلاح شده و نانو ذره گرافن تهيه شده است. براي ساخت اين هيدروژل، ابزار اختلاط گرادياني طراحي شده است. اين ابزار، اختلاط كنترل شده¬ي اجزاي تشكيل دهنده¬ي هيدروژل را فراهم كرده و تغييرات تدريجي در تركيب محلول پيش ساز هيدروژل را ايجاد كرده است. هيدروژل گرادياني آلژينات/ژلاتين/گرافن در راستاي ضخامت خود، تغييرات تدريجي در تركيب شيميايي، ساختار متخلخل، خواص مكانيكي، توپوگرافي و خواص الكتريكي ارائه مي¬دهد.

پيشرفت¬هاي اخير در بيولوژي تكوين، وجود گراديان در بافت¬هاي بدن را اثبات كرده است. ماتريس خارج سلولي (ECM) علاوه بر حمايت مكانيكي سلول¬ها، سيگنال¬هاي بيوفيزيكي و بيوشيميايي با توزيع زماني– مكاني مناسب به آن¬ها عرضه كرده و رفتارهاي مختلف سلولي را ممكن مي¬سازد. ECM يك شبكه سه بعدي متشكل از الياف پخش شده در زمينه¬ي هيدروژلي است. الياف ECM محرك¬هاي ساختاري، مكانيكي و الكتريكي براي رفتارهاي مختلف سلولي محسوب مي¬شوند و تغيرات تدريجي در خصويات آن¬ها سبب انتقال سيگنال¬ به سلول¬ها مي¬شود. به علاوه اين تغييرات نواحي مختلف بافتي در فصل مشترك بافت¬ها را به صورت مكانيكي به يكديگر متصل مي¬كند." نانو الياف هادي پلي آنيلين/پلي كاپرولاكتون با خواص گرادياني براي شبيه سازي تغييرات تدريجي ساختار ليفي ECM در فصل مشترك نواحي بافتي طراحي شده است. براي ساخت اين الياف ايده الكتروريسي گرادياني مطرح شده است. در الكتروريسي گرادياني، سامانه اختلاط به گونه¬اي طراحي شده است كه يك محلول گرادياني به عنوان جت الكتروريسي تشكيل شده و سبب ايجاد اليافي با خواصدرجه بندي شده مي¬شود. در نهايت الياف با خواص متغير در راستاي ضخامت تحت اصلاح با امواج فراصوت از حالت ورقه¬اي به ساختار سه بعدي تغيير شكل يافته¬اند.

نانوالياف هادي پلي آنيلين با ايجاد محرك¬هاي توپوگرافي و الكتريكي از داربست¬هاي مورد توجه براي بازسازي بافتي محسوب مي¬شوند. معمولاً براي فرآيند پذيري بهتر، پلي آنيلين با پلي استرهايي مانند پلي كاپرولاكتون الكتروريسي مي¬شود. الياف حاصل از پلي آنيلين/پلي كاپرولاكتون آب گريز هستند. "داربست نانوليف/ميكروذره هادي با قابليت رهايش آنتي بيوتيك" قابليت هدايت الكتريكي انتخابي، آب دوستي مناسب و خواص ضد باكتريايي را دارا است. اين داربست با ادغام الكتروريسي محلول هادي پلي آنيلين/پلي كاپرولاكتون و الكترواسپري محلول غيرهادي آلژينات اكسيد شده/ژلاتين/سيپروفلوكساسين تهيه شده است. داربست نانوليف/ميكروذره رهايش تدريجي داروي آنتي باكتريال و فعاليت ضد باكتريايي گسترده¬اي را عليه باكتري¬هاي گرم مثبت و منفي نشان داده است.

داربست¬هاي پوستي حاوي آنتي بيوتيك گزينه مناسبي براي بازسازي آسيب¬هاي پوستي محسوب مي¬شوند زيرا به صورت هم زمان هم به درمان بيماري¬هاي عفوني پوست پرداخته و هم از عفونت باكتريايي به دنبال جايگذاري داربست در بدن ممانعت مي¬كنند. سرعت و پروفيل رهايش آنتي بيوتيك از داربست با كنترل مشخصات داربست و يا اعمال محرك¬هاي خارجي كنترل مي¬شود. \\\\\\"نانوالياف هوشمند آلژينات/سيپروفلوكساسين با رهايش حساس به محرك صوتي\\\\\\" قابليت رهايش بر حسب نياز داروي آنتي باكتريال را با اعمال موج فراصوت با شرايط كنترل شده دارا است. اعمال موج فراصوت سبب باز شدن موقت اتصالات عرضي در شبكه آلژينات شده و رهايش سيپروفلوكساسين را كنترل كرده است. پس از قطع تحريك اولتراسوند، اتصالات عرضي مجدداً بازيابي شده و هيدروژل يكپارچگي خود را مجدداً بازيابي كرده است. نانوالياف هوشمند آلژينات/سيپروفلوكساسين با رهايش حساس به محرك صوتي فعاليت آنتي باكتريال گسترده¬اي را عليه باكتري¬هاي گرم مثبت و گرم منفي شايع در موضع زخم¬هاي پوستي نشان داده¬اند.