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.

خلاصه اختراع: هدف مهندسي بافت، طراحي و ايجاد ساختار مشابه ساختار طبيعي يك بافت در بدن موجود زنده، به منظور ترميم آسيب ها و ضايعات بافتي است. عموما برخي از بافت هاي آسيب ديده، خود به خود با استفاده از سلول هاي بنيادي ترميم مي شوند كه يكي از مهمترين اين سلول ها، مي توان به سلول هاي بنيادي مزانشيمي اشاره كرد. اما گاهي اوقات به علت جراحات زياد، قدرت ترميم به صورت خود به خودي توسط سلول هاي بنيادي وجود ندارد، بنابراين از امكانات آزمايشگاهي و ابزارهاي مهندسي بافت استفاده مي شود. از اين نوع ابزارها، مي توان به داربست هاي سلولي و بيوسراميك ها اشاره كرد. داربست ها به دليل ساختار سه بعدي متخلخل و منافذ كمتر از 10 ميكرون، مانع عبور سلول ها از فضاهاي خالي ميشود و شرايط مناسب جهت رشد و تكثير سلول را فراهم مي كنند. پلي هيدروكسي اسيدي مثل پلي-ال-لاكتيك اسيد به دليل خاصيت زيست سازگاري و زيست تخريب پذيري ذاتي از جمله پليمرهاي سنتزي مي باشد كه امروزه كاربرد گسترده اي در عرصه پزشكي و مهندسي بافت به ويژه به عنوان داربست دارد. بيوسراميك¬ها نيز عمدتاً از عناصري نظير كلسيم، پتاسيم، فسفر، سديم و منيزيم تشكيل شده¬اند كه به طور طبيعي در محيط¬هاي فيزيولوژيك يافت مي¬شوند. از ميان سراميكهاي زيستي، شيشه ها و شيشه - سراميك ها كاربرد هاي باليني گسترده ايي دارند. شيشه¬هاي بايواكتيو دسته¬اي از مواد سراميكي زيستي هستند كه توانايي اتصال به بافتهاي زنده بدن را از طريق تشكيل يك لايه غني از فسفات كلسيم در فصل مشتركشان با بافتهاي زنده، دارند. از اين نوع شيشه¬ها در استخوان هايي كه در معرض بار قرار ندارند، همچنين به عنوان پركننده¬هاي اطراف دنداني، كمك انتقال دارو و داربست¬هاي مهندسي بافت استفاده شده است. يكي از انواع شيشه زيست فعال كه توانايي ايجاد پيوند با استخوان را دارند شيشه هاي بر پايه سيستم سه جزئي (اكسيد سيليسيم، اكسيد كلسيم و اكسيد فسفر) هستند. شيشه زيست فعال را مي توان به دو روش ذوبي و سل ژل تهيه نمود. در اين اختراع، به منظور بهبود خواص زيست سازگاري و تسريع قابليت رشد سريع سلول هاي استخواني بروي نانوالياف پلي ال لاكتيك اسيد از نانوذرات شيشه زيست فعال 45S5به عنوان فاز دوم استفاده شد. شيشه زيست فعال باعث افزايش خواص زيست سازگاري و قابليت تشكيل استخوان را سريعتر، فراهم مي كند. در اختراع حاضر، نانوذرات شيشه زيست فعال 45S5 به روش ذوبي سنتز و با استفاده از آسياب سياره اي به ابعاد نانو ساختار تبديل گرديد در ادامه خواص فيزيكوشيميايي و ساختاري آن ارزيابي گرديد. نانوالياف پلي ال لاكتيك اسيد نيز با روش الكتروريسي ساخته شد و مشخصه يابي گرديد. در ادامه جهت ساخت نانوالياف كامپوزيتي، نانوذرات شيشه زيست فعال را بر روي نانوالياف پلي ال لاكتيك اسيد پوشش داده شد و مجددا خواص فيزيكوشيميايي، ساختاري و زيست سازگاري آن مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. جهت بررسي زيست سازگاري نانوالياف كامپوزيتي طراحي شده، از قابليت تكثير و تمايز استخواني سلول هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان انسان بهره برده شد. نتايج اين اختراع نشان داد كه اتصال مناسبي بين نانوذرات شيشه و نانوالياف پلي ال لاكتيك اسيد برقرار شده است و نانوذرات به شكل يكنواخت بروي نانوالياف توزيع شده اند. نتايج بررسي رشد و تكثير سلولي نشان داد كه اين نانوالياف كامپوزيتي علاوه بر آن كه هيچ گونه سميتي نداشته بلكه باعث تحريك و القاء رشد سلول نيز مي شود. بررسي تمايز استخواني بروي نانوالياف كامپوزيتي نيز نشان داد كه سلول هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان انسان به خوبي به سلول هاي استخواني تمايز يافته اند و اين سلول هاي تمايز يافته توانسته اند اتصال و چسبندگي مناسبي با نانوالياف كامپوزيتي ايجاد نمايند. بنابراين مي توان گفت كه قابليت زيست سازگاري، هدايت و رشد استخوان اين نوع نانوالياف كامپوزيتي از كيفيت بالايي برخوردار است.