ساخت ساخت نانو الیاف فیبروئین ابریشم-کیتوزان به عنوان داربست برای ‏مهندسی بافت غضروف مفصلی برای ‏مهندسی بافت غضروف مفصلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران

2 سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده بیوتکنولوژی‎ ‎

3 پژوهشکده بیوتکنولوژی، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران،

چکیده

نانوالیاف پلیمر های طبیعی برای ساخت داربستهای مورد استفاده در مهندسی بافت مورد توجه قرار گرفته‌اند زیرا میتوانند بدرستی ریزمعماری ‏ماتریکس خارج سلولی بافت طبیعی را تقلید کنند. در این تحقیق داربست نانوالیافی از فیبروئین ابریشم‎-‎کیتوسان‎ ‎با دو نسبت 70-30 و 50-‏‏50 از محلول فیروئین ابریشم 10درصد و کیتوسان 5درصد به روش الکتروریسی جهت استفاده در مهندسی بافت غضروف مفصلی طراحی و ‏ساخته‌‏‎ ‎شد‎.‎‏ مورفولوژی و قطر نانوالیاف بوسیله تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین شد. بررسی گروههای عاملی سطح با دستگاه ‏طیف سنجی فروسرخ انجام شد و استحکام مکانیکی و کشسانی داربست نیز بررسی گردید. تخریب پذیری داربست با قرار گرفتن در بافر ‏فسفات سالین برای 2ماه به طور هفتگی بررسی شد. آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ، نانوالیافی با قطر میانگین 32 ‏‏/52‏‎±‎‏8/148و 51/24‏‎ ±‎‏5/138 نانومتر به ترتیب برای نسبت 70-30 و‎ ‎‏50-50 و با مورفولوژی یکنواخت و بدون مهره را نشان داد. ‏استحکام مکانیکی ‏در داربست 50-50 ‏‎ MPa‎‏80/0 و در داربست 70-30 ‏‎MPa‎‏ 51/0 بود و به ترتیب پس از 80/2 درصد و 94/4 درصد ‏افزایش از طول اولیه دچار شکست شدند. تخریب پذیری داربست 70-30 پس از 12 هفته 9/0‏‎±‎‏16/6 درصد و در داربست 50-50 ، ‏‏7/0‏‎±‎‏82/6 درصد از کل وزن داربست بود.‏‎ ‎با توجه به نتایج، این داربست بخاطر سرعت آهسته تخریب‌ پذیری در شرایط برون‌تنی و ماهیت ‏پروتئینی آن و ساختار فییزیکی و مشخصات مکانیکی مناسب آن، می‌تواند بعنوان داربست مناسبی برای ترمیم بافت غضروف مفصلی معرفی ‏شود. و در این بین داربست 70-30 نسبت به 50-50 خواص کشسانی و استحکام مکانیکی بهتری دارد.‏

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis of silk fibroin‏-‏kitosan nanofibers as tissue engineering scaffold ‎for articular cartilage

نویسندگان [English]

  • Khosro Hoseini Pajooh 1
  • Mehran Kiani rad ‎ 2
  • Azadeh. Jafarzadeh ‎ 3
1 Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST), Tehran, Iran‎
2 Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST)‎
3 Department of Biotechnology, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST)‎
چکیده [English]

Cartilage damages, including degenerative joint diseases, are a current medical‏ ‏problem. Once damaged, adult ‎human articular cartilage has a limited capacity‏ ‏for intrinsic repair. Tissue engineering is becoming promising for ‎cartilage‏ ‏repair. Nano fibers‏ ‏have considered as suitable candidates for improving the tissue engineering‏ ‏scaffold, ‎since they can mimic microarchitecture of tissue extracellular matrix, ‎perfectly. In this research, a biodegradable ‎nanofiber scaffold of 10% silk fibroin and 5% ‎chitosan solution with a ratio of 70-30 or 50-50 respectively, made by ‎electrospinning technique ‎for articular cartilage tissue engineering. By Scanning electron microscope imaging, ‎nanofibers morphology and average ‎diameter were determined. Fourier Transform Infrared spectroscopy was ‎performed to ‎investigate the functional groups of the scaffold surface. Mechanical properties of these ‎scaffolds were ‎determined by measuring of Young´s Module, Elongation at break and Breaking ‎tenacity. PBS buffer was used for ‎in-vitro degradation assay. Scanning electron microscope images analysis showed that ‎the fibers were bead-less with ‎uniform morphology with an average diameter of 148.8 ± 52.32‎‏ ‏and 138.5± 24.51 nm respectively for 70-30 and 50-‎‎50 scaffolds. After 12 weeks‎‏ ‏assay, the percentage of degradation for 70-30 and 50-50 scaffold respectively‎‏ ‏were ‎‎6.16 ± 0.9 and 6.82±0.7% of total scaffold weight. As a result, silk fibroin-chitosan nanofiber scaffolds due to ‎containing cell adhesion domains caused by‏ ‏their protein nature and because of their slow degradation, suitable ‎physical‏ ‏structure and mechanical properties are suitable candidates for articular‏ ‏cartilage repair.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • ‎nanofibers
  • Electrospinning
  • Silk fibroin
  • Chitosan