علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

تولید و بررسی خواص داربست نانولیفی کیتوسان حاوی نانوکامپوزیت هیدروکسی‌آپاتیت/چارچوب فلز-آلی (HAp@MOF) برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
امیرحسین گلستانی 1
سعید فتاحی 2
مهدی حسن زاده 3
1 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران، صندوق پستی 741-89195
2 دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3 دانشکده مهندسی نساجی- دانشگاه یزد
10.22034/jtst.2024.192330
چکیده
در این پژوهش، داربست نانولیفی مبتنی بر کیتوسان حاوی نانوکامپوزیت هیدروکسی‌آپاتیت/چارچوب فلز-آلی (HAp@MOF) به منظور استفاده در مهندسی بافت تهیه شد. برای این منظور ابتدا نانوکامپوزیت HAp@MOF به روش سنتز درجا چارچوب فلز-آلی تولید و مشخصه‌یابی شد و سپس داربست نانولیفی کیتوسان به کمک روش الکتروریسی تولید شد. مورفولوژی، ساختار کریستالی، رفتار آبدوستی و همچنین فعالیت ضدباکتری داربست نانولیفی کامپوزیتی CS/PVA-HAp@MOF مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، پراش اشعه ایکس، زاویه تماس آب و آزمون‌ انتشار دیسک استفاده شد. بررسی مورفولوژی داربست نانولیفی کامپوزیتی نشان‌دهنده تولید نانوالیاف یکنواخت و عاری از نقص‌های ساختاری و دانه‌تسبیحی با متوسط قطر 113 نانومتر بوده است. همچنین افزودن نانوکامپوزیت HAp@MOF سبب افزایش قطر الیاف تولیدی و افزایش خاصیت آبدوستی با زاویه تماس 57 درجه گردیده است. همچنین بررسی‌های بعمل آمده به منظور بررسی فعالیت ضدباکتری داربست‌های نانولیفی، حاکی از عملکرد مناسب داربست حاوی نانوکامپوزیت HAp@MOF در برابر باکتری‌ گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس و باکتری‌ گرم منفی اشرشیاکلی بوده است. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان داد که داربست نانولیفی کامپوزیتی CS/PVA-HAp@MOF می‌تواند بعنوان گزینه مناسب در کاربردهای مهندسی بافت استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها
کیتوسان
چارچوب فلز-آلی
نانوالیاف
هیدروکسی آپاتیت
مهندسی بافت استخوان

موضوعات

عنوان مقاله English

Fabrication and characterization of chitosan nanofibrous scaffold containing hydroxyapatite/metal-organic framework (HAp@MOF) nanocomposite for bone tissue engineering applications

نویسندگان English

Amirhosein Golestani 1
Saed Fattahi 2
Mahdi Hasanzadeh 3
1 Department of Textile Engineering, Yazd University, P.O. Box 89195-741, Yazd, Iran
2 Department of Textile Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
3 Department of Textile Engineering Yazd University
چکیده English

In this study, chitosan-based nanofibrous scaffold containing hydroxyapatite/metal-organic framework (HAp@MOF) nanocomposite was prepared for potential application in tissue engineering. First, HAp@MOF nanocomposite was produced and characterized by in-situ synthesis of metal-organic framework, and then chitosan nanofibrous scaffold was produced using electrospinning method. Morphology, crystal structure, hydrophilic behavior and antibacterial activity of CS/PVA-HAp@MOF composite nanofibrous scaffold were studied and evaluated. For this purpose, scanning electron microscope, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, water contact angle and disk diffusion test were used. The investigation of the morphology of the composite nanofibrous scaffold showed the production of uniform and bead-free nanofibers with an average diameter of 113 nm. Also, the addition of HAp@MOF nanocomposite has increased the diameter of the fabricated fibers and increased the hydrophilic property with a contact angle of 57 degrees. Moreover, the investigations of antibacterial activity of nanofibrous scaffolds have indicated the appropriate performance of the nanofibrous scaffold containing HAp@MOF nanocomposite against the gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and the gram-negative bacteria Escherichia coli. The obtained results showed that CS/PVA-HAp@MOF composite nanofibrous scaffold can be used as a good candidate for potential tissue engineering applications.

کلیدواژه‌ها English

Chitosan
metal-organic framework
nanofibers
hydroxyapatite
bone tissue engineering
[1] K. Peranidze, T. V. Safronova, and N. R. Kildeeva, “Fibrous polymer-based composites obtained by electrospinning for bone tissue engineering,” Polymers (Basel), vol. 14, 2022
 
[2] M. E. Gomes and R. L. Reis, “Tissue engineering: Key elements and some trends,” Macromol Biosci, vol. 4, 2004.
[3] K. Hoseini Pajooh, M. Kiani rad ‎, and Azadeh. Jafarzadeh ‎, “Synthesis of silk fibroin‏-‏kitosan nanofibers as tissue engineering scaffold ‎for articular cartilage,” Journal of Textile Science and Technology, vol. 8, 2019.
[4] N. Guan, Z. Liu, Y. Zhao, Q. Li, and Y. Wang, “Engineered biomaterial strategies for controlling growth factors in tissue engineering,” Drug Deliv, vol. 27, 2020.
[5] L. Suamte, A. Tirkey, J. Barman, and P. Jayasekhar Babu, “Various manufacturing methods and ideal properties of scaffolds for tissue engineering applications,” Smart Materials in Manufacturing, vol. 1, 2023.
[6] A. Zare Mehrjardi, hamedeh Rahimnezhad, and S. Rahimnezhad, “Investigating the antibacterial and absorbent properties of disposable masks based on the hydroxyapatite,” Journal of Textile Science and Technology, vol. 12, 2023.
[7] N. Salahuddin, E. M. Ibrahim, and M. El-Kemary, “Different Methods for Preparation of Hydroxyapatite Nanostructures,” Biointerface Res Appl Chem, vol. 13, 2023
[8] A. Satpathy et al., “Bioactive Nano-Hydroxyapatite Doped Electrospun PVA-Chitosan Composite Nanofibers for Bone Tissue Engineering Applications,” J Indian Inst Sci, vol. 99, no. 3, pp. 289–302, 2019, doi: 10.1007/s41745-019-00118-8.
[9] P. Ma, W. Wu, Y. Wei, L. Ren, S. Lin, and J. Wu, “Biomimetic gelatin/chitosan/polyvinyl alcohol/nano-hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering,” Mater Des, vol. 207, 2021.
[10] D. Giliopoulos, A. Zamboulis, D. Giannakoudakis, D. Bikiaris, and K. Triantafyllidis, “Polymer/metal organic framework (MOF) nanocomposites for biomedical applications,” Molecules, vol. 25, 2020.
[11] K. K. Gangu, S. Maddila, S. B. Mukkamala, and S. B. Jonnalagadda, “A review on contemporary Metal-Organic Framework materials,” Inorganica Chim Acta, vol. 446, 2016.
[12] Z. Shu, C. Zhang, L. Yan, H. Lei, C. Peng, and S. Liu, “International Journal of Biological Macromolecules Antibacterial and osteoconductive polycaprolactone / polylactic acid / nano-hydroxyapatite / Cu @ ZIF-8 GBR membrane with asymmetric porous structure,” Int J Biol Macromol, vol. 224, 2023.
[13] R. Liu, Y. Pang, T. Xiao, S. Zhang, Y. Liu, and Y. Min, “Multifunctional PCL composite nanofibers reinforced with lignin and ZIF-8 for the treatment of bone defects,” Int J Biol Macromol, vol. 218, 2022.
[14] B. Wang et al., “ZIF-8 induced hydroxyapatite-like crystals enabled superior osteogenic ability of MEW printing PCL scaffolds,” J Nanobiotechnology, vol. 21, 2023.
[15] P. Zahedi, I. Rezaeian, S. O. Ranaei-Siadat, S. H. Jafari, and P. Supaphol, “A review on wound dressings with an emphasis on electrospun nanofibrous polymeric bandages,” Polymers for Advanced Technologies, vol. 21, Feb. 2010..
[16] E. Lamei and M. Hasanzadeh, “Fabrication of chitosan nanofibrous scaffolds based on tannic acid and metal-organic frameworks for hemostatic wound dressing applications,” Int J Biol Macromol, vol.208, May 2022.
[17] A. Abedi, M. Hasanzadeh, and L. Tayebi, “Conductive nanofibrous Chitosan/PEDOT:PSS tissue engineering scaffolds,” Mater Chem Phys, vol. 237, Nov. 2019.
[18] A. Abedi, M. Hasanzadeh, and L. Tayebi, “Conductive nanofibrous Chitosan/PEDOT:PSS tissue engineering scaffolds,” Mater Chem Phys, vol. 237, 2019
[19] مظفری، ابولفضل، میرجلیلی، محمد و همکاران. تاثیر تانیک اسید بر خواص نانوالیاف ژلاتین الکتروریسی‌شده، ۲۰۲۰.
[20] O. Chiara et al., “A systematic review on the use of topical hemostats in trauma and emergency surgery,” BMC Surgery, vol. 18, Aug. 29, 2018.

  • تاریخ دریافت 26 دی 1402
  • تاریخ بازنگری 21 اسفند 1402
  • تاریخ پذیرش 21 اسفند 1402