ساخت داربست زیستی استخوانی با فناوری چاپ سهبعدی و کربنیهای سبز در دانشگاه تهران
دانشمندان دانشگاه تهران با بهرهگیری از فناوری چاپ سهبعدی و سنتز سبک کربنی، داربستهای زیستی نوینی برای ترمیم آسیبهای استخوانی طراحی و ساختهاند. این پژوهش با سرپرستی مهدی رهایی جهرمی، عضو هیئت علمی علوم و فناوریهای میانرشتهای، و در قالب پایاننامه دکتری فاطمه مساح انجام شده و نتایج آن در مجله پلیمرها و محیط زیست منتشر گردیده است.
نیاز به روشهای نوین ترمیم استخوان
با افزایش جمعیت سالمند و بروز آسیبهای اسکلتی-عضلانی، روشهای سنتری استخوانپشتی محدودیتهایی دارند که ضرورت توسعه راهکارهای کارآمدتر و شخصیسازی شده را دوچندان میکند.
تکنولوژی داربستهای کامپوزیتی PCL/کربنی
پلیکاپرولاکتون (PCL) با وجود قابلیت چاپ سهبعدی و تایید سازمان غذا و داروی آمریکا، به دلیل آبگریزی و زیستخنثی بودن، تعاملات سلولی را محدود میسازد. محققان با روش هیدروترمال یکمرحلهای، نقاط کربنی (CD) را از دانههای سیاهدانه سنتز کردند. این نانوذرات دارای گروههای عاملی قطبی، فلورسانس پایدار و پخشپذیری بالا هستند که با ماتریس PCL سازگاری خوبی دارند. نقاط کربنی در مقادیر مختلف به روش اختلاط مذاب به PCL افزوده و سپس با چاپگر اکستروژن مذاب، داربستهای کامپوزیتی با هندسههای پیچیده و تخلخل کنترلشده ساخته شدند.
بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و زیستی
افزودن نقاط کربنی باعث کاهش قطر رشتهها، افزایش ریزتخلخلهای سطحی، بالا رفتن زبری و کاهش زاویه تماس آب (بهبود آبدوستی) شد. ارزیابیهای مکانیکی نشان داد که با وجود کاهش مدول الاستیسیته، استحکام فشاری در محدوده قابل قبول برای کاربردهای تحملبار نسبی مانند ترمیم نقایص جمجمه، فک و مهرهها باقی مانده است. تستهای زیستی روی سلولهای بنیادی مزانشیمی انسان تأیید کرد که_points کربنی چسبندگی، تکثیر، تراکم و نفوذپذیری سلولی در عمق داربست را بهوضوح بهبود میبخشند.
افزودن_points کربنی به عنوان عامل فعال زیستی
یافتهها نشان میدهد نقاط کربنی سنتز سبز تنها ضریبات بیاثر نیستند، بلکه بهعنوان عوامل فعال زیستی، ریزمحیطی مساعد برای فعالیتهای سلولی ایجاد میکنند. این رویکرد با تغییر ساده غلظت نانوذرات، امکان تنظیم یک رابطه معاوضهای بین مکانیک و زیستفعالی را فراهم میآورد و مسیر توسعه داربستهای هوشمند نسل آینده برای کاربردهای متنوع از ترمیم استخوان تا مهندسی بافت نرم را هموار میسازد.