توليد داربست هاي پليمري: اشكال كامپوزيت پليمر – سراميك

[javad jan]

- كامپوزيت هاي پايه ماده زيست فعال
bioactive material based composites

مواد زيست فعال، مواد زيست سازگار با توانايي اضافي هستند كه داراي قابليت بهسازي شكل گيري استخواني و باند شدن با بافت استخوان پيرامون هستند شيشه هاي زيست فعال به شكل شيشه هاي ذره اي زيست فعال 45s5 بطور گسترده به عنوان بيومواد بالقوه دركاربردهاي مهندسي بافت ماهيچه اي اسكلتي بكار گرفته مي شوند. توانايي شيشه زيست فعال 45s5 در پيوند با استخوان، اول بار توسط هنچ و همكارانش در اوايل سال 1970 گزارش شد. به واسطه واكنش هاي واسطه اي و ميان سلولي، شيشه زيست فعال سبب رفع كمبود كلسيم و ايجاد لايه فسفات كربنات كلسيم شده كه سبب پيوند شيميايي با استخوان پيرامون مي‌شود.
توانايي يك كاشتني در تشكيل واسطه شيميايي با بافت پيرامون در حذف شل شدگي كه يكي از دلايل اصلي شكست كاشتني مصنوعي است بسيار مهم است. در شيشه زيست فعال مشاهده شد كه علاوه بر قابليت پيوند با استخوان به چسبندگي، رشد و تفكيك استئوبلاست نيز كمك مي كند.علاوه بر اين، مواد زيست فعال سبب القايي – تفكيك سلولهاي مزانشيمال درون استئوبلاست مي شوند.

[javad jan]

عليرغم طبيعت يكپارچگي استخواني، هدايت استخواني و القاي استخواني، شيشه هاي زيست فعال به واسطه ناهمخواني مكانيكي با استخوان پيرامون به تنهايي داراي كاربردهاي محدودي درشرايط تحمل بارمي باشند. البته، اين مواد را مي توان جهت تشكيل مواد كامپوزيت داراي پتانسيل ترميم استخوان، با پليمرها تركيب كرد. فوجيتا و همكارانش با اضافه كردن و لفزوتونيت شيشه – سراميك pmma فرمول يك سيمان استخوان زيست فعال را بدست آؤرند. اين سيمان استخوان زيست فعال در مقايسه با pmma تنها، استحكام پيوندي بيشتري بين سيمان استخوان و استخوان ران سگ ايجاد كرده و جذب استخواني آن نسبت به pmma تنها، بيشتر است. ماركونگو و همكارانش با تركيب پلي سولفون با فيبرهاي شيشه زيست فعال، ميله هاي كامپوزيتي ايجاد كرده و آنها را در استخوان ران خرگوش قرار دادند تا آرايش باند مكانيكي بين بافت استخوان و كاشتني كامپوزيتي را مورد بررسي قرار دهند. پس از 6 هفته، استحكام بين سطحي مورد آزمايش قرارگرفته و ديده شد كه ميزان آن بيشتر از دو برابر پلي سولفون تنها است.

[javad jan]

كامپوزيت هاي پليمر – سراميك را مي توان با القاي ته تشين مستقيم يك لايه فسفات كلسيم زيست فعال بر سطوح پليمر نيز ساخت. در اين روش، پليمر در يك سيال شبيه سازي شده بدن (SBF) با غلظت يوني شبيه سيال ميان بافتي (interstitial) غوطه ور مي‌شود. پس از نگهداري ماده در SBF يك لايه آپاتيت به آرامي بر روي سطح شكل مي‏گيرد. لايه‏هاي فسفات كلسيم با موفقيت بر روي فيبرهاي تيتانيم، پليمرهاي آلي، كامپوزيت سراميك – پليمر، اتيلن – وينيل الكل و پلي لاكتيد – كو – گليكوليد – تشكيل شدند. مورفي و همكارانش، از تشكيل شدن لايه اپتيت بر سطوح داربست هاي متخلخل سه بعدي گزارش داده و بعد از سپري شدن 16 روز نگهداري، شاهد افزايش مدول فشاري بر روي پليمر تنها، از kpa 50 تا kpa 300 بودند.
آزمايشگاه ما همچنين كامپوزيت هاي شيشه زيست فعال و پليمرهاي زيست تخريب پذير را توسعه داده است كه اين مواد لايه هاي فسفات كلسيمرا در محيط آزمايشگاه تشكيل مي دهند. از آنجا كه شيشه زيست فعال داراي استحكام فشاري بالايي است مي تواند به عنوان يك تقويت كننده مكانيكي براي موادي با استحكام مكانيكي كمتر عمل كند. همچنين توانستيم فيلم هاي كامپوزيت (قالب گيري حلال) شيشه زيست فعال و كوپليمر 50: 50 پلي لاكتيد – كو – گليكوليد، با ساختارمتخلخل، سه بعدي، ريز كروي را بسازيم. اين كامپوزيت ها در هنگام كاشت در محيط آزمايشگاه قادر به ايجاد لايه‏هاي فسفات كلسيم بر روي سطوح بوده و به رشد سريع و فراوان سلولهاي استئوبلاست و شبه استئوبلاست انسان كمك مي كنند (شكل 1-61). علاوه بر اين، اين سلول ها يك ماتريس معدني را بر روي مواد كامپوزيت تشكيل مي دهند. اقدامات آينده شامل آزمايشات درماني، درون بدن و پتانسيل باند شدگي با استخوان اين مواد كامپوزيت شيشه – پليمر است.