ساخت داربست نانوکامپوزیتی کیتوسان/پلی وینیل الکل/نانولوله کربنی/شیشه زیست فعال برای مهندسی بافت عصب

نویسندگان

1 1- گروه مهندسی مواد، دانشکده‌ فنی مهندسی، دانشگاه شهرکرد

2 2- گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان

چکیده

هدف از این پژوهش ساخت نانوالیاف الکتروریسی شده کیتوسان (CS)/پلی وینیل الکل (PVA) حاوی نانولوله کربنی (CNT) و نانوذرات شیشه زیست فعال (BG) (در مقادیر 5 و 10 درصد وزنی) برای کاربردهای مهندسی بافت عصب بود. شکل، ساختار و خواص مکانیکی نانوالیاف کامپوزیتی ریسیده شده، به‌ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون‌های سنجش خواص مکانیکی مشخص شد. در آزمون کشت سلولی برون­تنی، سلول‌های بنیادی کارسینومای جنینی (رده P19) بر روی داربست الکتروریسی شده کشت داده شد. نتایج نشان داد که وجود نانولوله کربنی و نانو ذرات شیشه زیست فعال بر شکل نانوالیاف کیتوسان/پلی وینیل الکل تأثیر چندانی نمی‌گذارد. بیشترین استحکام کششی (9/7 مگاپاسکال) در نمونه کامپوزیتی با 5 درصد وزنی نانوذرات شیشه زیست فعال، مشاهده شد. هم‌چنین نتایج این پژوهش نشان داد که نانولوله‌های کربنی و نانوذرات شیشه زیست فعال ترکیب­شده در داربست‌های نانوالیاف کیتوسان/پلی وینیل الکل با قطر نانومتری و تخلخل بالا می‌تواند ضمن تأمین خواص مکانیکی مناسب، بستر مناسب برای رشد سلولی را نیز فراهم کند و به‌طور بالقوه گزینه‌ای بسیار مناسب برای استفاده در مهندسی بافت عصب باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Fabrication of Chitosan/Poly (vinyl alcohol)/Carbon Nanotube/Bioactive Glass Nanocomposite Scaffolds for Neural Tissue Engineering

نویسندگان [English]

  • S. Nikbakht Katouli 1
  • A. Doostmohammadi 1
  • F. Esmaeili 2
1 1- Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran
2 2- Department of Biology, Faculty of Science, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

The aim of this study was to fabricate carbon nanotube (CNT) and bioactive glass nanoparticles (BG) (at levels of
5 and 10 wt%) incorporated electrospun chitosan (CS)/polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers for potential neural tissue engineering applications.The morphology, structure, and mechanical properties of the formed electrospun fibrous mats were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing, respectively. In vitro cell culture of embryonal carcinoma stem cells (P19) were seeded onto the electrospun scaffolds. The results showed that the incorporation of CNTs and BG nanoparticles did not appreciably affect the morphology of the CS/PVA nanofibers. The maximum tensile strength (7.9 MPa) was observed in the composite sample with 5 %wt bioactive glass nanoparticles. The results suggest that BG and CNT-incorporated CS/PVA nanofibrous scaffolds with small diameters, high porosity, and promoted mechanical properties can potentially provide many possibilities for applications in the fields of neural tissue engineering and regenerative medicine.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanofibers
  • composite
  • carbon nanotube
  • Bioactive glass nanoparticles
  • electrospinning

مراجع

1. Tresco, P.A., Tissue Engineering Strategies for Nervous System Repair, pp. 349-363, Progress in Brain Research, Elsevier Science B.V, New York, 2000.
2. Li, W.J., Shanti, R.M. and Tuan, R.S., “Electro Spinning Technology for Nanofibrous Scaffold in Tissue Engineering”, Cell Biology, Vol. 45, pp. 136-177, 2007.
3. Thomson, R.C., Shung, A.K., Yaszemski, M.J. and Mikos, A.G., “Polymer Scaffold Processing”, in Principles of Tissue Engineering, Editors: Lanza R.P, Langer R. and Vacanti J.P., Scan Diego, Academic Press, Vol. 23, pp. 251-261, 2000.
4. Lee, J.S., Choi, K.H., Ghim, H.D., Kim, S.S., Chun, D.H., Kim, H.Y. and Lyoo, W.S., “Role of Molecular Weight of Atactic Poly (Vinyl Alcohol) (PVA) in Structure and Properties of PVA Nanofabric Prepared by Electrospinning”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 93, pp. 1638-1646, 2004.
5. Naebe, M., Lin, T., Tian, W., Dai, L. and Wang, X., “Effect of MWNT Nanofillers on Structure and Properties of PVA Electrospun Nanofibres”, Nanotechnology, Vol. 18, pp. 1-8, 2007.
6. Jayakumar, R., New, N., Tokura, S. and Tamura, H., “Sulfated Chitin and Chitosan as Novel Biomaterials”, International Journal of Biology Macromolecule, Vol. 40, No. 3, pp. 175-181, 2007.
7. Khora, E. and Young, L., “Implantable Application of Chitin and Chitosan”, Journal of Biomaterials,
Vol. 24, pp. 2339-2349, 2003.
8. Sotiropoulou, S. and Chaniotakis, N.A., “Nanotube Biosensors”, Anals of Bioanalytical Chemistry,
Vol. 375, pp. 103, 2003.
9. Jie, M., Li, S., Jie, M., Hua, K., Guangjin, Z., Chaoying, W., Lianghua, X., Sishen, Xand, Haiyan, X., “Using single-walled Carbon Nanotubes Nonwoven Films as Scaffolds to Enhance Long-Term Cell Proliferation In Vitro”, Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 2, pp. 298-306, 2005.
10. Zanello, L., Zhao, B., Hu, H. and Haddon, C.R., “Bone Cell Proliferation on Carbon Nanotubes”, Nano Letters, Vol. 2, pp. 32-41, 2006.
11. Julian, H.G. , Milo, M.S. and Molly, M.S., “Nanofibrous Materials for Tissue Engineering”, Journal of Experimental Nanoscience, Vol. 1, pp. 1-8, 2006.
12. Zhang, X., Prasad, S., Niyogi, S., Ozkan, M. and Ozkan, C.S., “Guided Neurite Growth on Patterned Carbon Nanotubes”, Nanotechnology, Vol. 14, pp. 304-307, 2005.
13. Fathi, M.H., Doostmohammadi, A., “Preparation and Characterization of Sol-Gel Bioactive Glass Coating for Improvement of Biocompatibility of Human Body
Implant”, Materials Science and Engineering A, Vol. 474, pp. 128-133, 2008.
14. Jianli, L. and Xigeng, M., “Sol-Gel Derived Bioglass as a Coating Material for Porous Alumina Scaffolds”, Ceramics International, Vol. 30, pp. 1781-1785, 2004.
15. Silver, I.A., Deas, J. and Erecinska, M., “Interactions of Bioactive Glasses with Osteoblasts in Vitro: Effect of 45S5 Bioglass, and 58S and 77S Bioactive Glasses on Metabolism, Intracellular Ion Concentrations and Cell Viability”, Biomaterials, Vol. 22, pp. 175-185, 2001.
16. Rahaman, M.N., Day, D.E., Bal, B.S., Fu, Q., Jung, S.B., Bonewald, L.F. and Tomsiac, A.P., “Bioactive Glass in Tissue Engineering”, Acta Biomateriala, Vol. 7(6), pp. 2355-2373, 2011.
17. Hench, L.L. and Greenspan, D., “Interactions between Bioactive Glass and Collagen: A Review and New Perspectives”, Journal of the Australian Ceramic Society, Vol. 49(2), pp. 1-40, 2013.
18. Lee, T.C. and Niederer, P., “Scaffolds & Surfaces. In: Basic Engineering for Medics and Biolgists”, An ESEM Primer on Engineering for Medicine, Vol. 39, pp. 152-187, 2010.
19. Sill, T.J. and Von Recum, H.A., “Electrospinning: Application in Drug Delivery and Tissue Engineering”, Biomaterials, Vol. 29, pp. 1989-2006, 2008.
25. Liao, H., Qi, R., Shen, M., Cao, X., Guo, R., Zhang, Y. and Shi, X., “Improved Cellular Response on Multiwalled Carbon Nanotube-Incorporated Electrospun Polyvinyl Alcohl-Chitosan Nanofibrous Scaffolds”, Colloid and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 84, pp. 528-535, 2011.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 35، شماره 1
خرداد 1395
صفحه 35-46

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی