۱۳۹۳-نسیم گل افشان

نسیم گل افشان

ایمیل:  golafshan.na@gmail.com

• کارشناسی ارشد (93-95): ساخت کانال هدایت عصبی دولایه نانوکامپوزیتی لیفی پلی‌وینیل‌الکل-آلجینات:گرافن/داربست دوگانه غشا تخم‌مرغ-پلی‌کاپرولاکتون فومارات و مشخصه‌یابی آن

چکیده

آسیب¬های وارده به سیستم اعصاب محیطی، در اثر فعالیت¬های ورزشی و جراحات ناشی از تصادف و ضربه به وجود می¬آید. اگرچه استفاده از کانال‌های هدایت عصبی یک‌ راه مؤثر برای بازسازی اعصاب محیطی است، ولی به دلیل عدم انتخاب مواد زیستی و طراحی مناسب، کانال‌های هدایت عصبی که تاکنون توسعه یافته‌اند، توانایی کاملاً مطلوب در بازسازی بافت آسیب‌دیده ندارند. هدف از این پژوهش، ساخت داربست دولایه با خواص مکانیکی، ساختاری، بیولوژیکی و الکتریکی مناسب به‌منظور توسعه کانال‌های هدایت عصبی و بهبود عملکرد و ترمیم اعصاب محیطی است. در این پژوهش، دیواره داخلی کانال دولایه شامل داربست لیفی نانوکامپوزیتی از آلجینات، پلی‌وینیل‌الکل و نانوذرات گرافن و لایه خارجی شامل داربست دوگانه غشا تخم¬‌مرغ-پلی¬کاپرولاکتون فومارات است. بدین منظور، ابتدا لایه داخلی پلی¬وینیل¬الکل-آلجینات:گرافن با استفاده از فرایند الکترویسی ساخته و مشخصه¬یابی شد. همچنین، تاثیر مقادیر مختلف نانوذرات گرافن (0، 5/0، 1، 2 و 5 درصد وزنی) بر خواص مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی، تخریب¬پذیری و زیستی داربست نانوکامپوزیتی بررسی و بهینه سازی شد. در ادامه، به دلیل نقش مهم رشد جهت¬دار سلول¬های عصبی در تسریع فرایند ترمیم عصب، نحوه آرایش الیاف (موازی و تصادفی) بر خواص مکانیکی و زیستی داربست ارزیابی شد. از آنجایی که یکی از محدودیت¬های داربست¬های تهیه شده به روش الکتروریسی، عدم پایداری مکانیکی کافی در حین جراحی، ضخامت کم و تخلخل غیر‌قابل کنترل است، شبکه دوگانه¬ای از غشا تخم¬‌مرغ-پلی¬کاپرولاکتون فومارات توسط نفوذ پلی¬کاپرولاکتون فومارات به داخل تخلخل‌های غشا تخم مرغ ساخته و مشخصه¬یابی شد. در این روش، تاثیر نوع حلال پلی¬کاپرولاکتون فومارات(دی¬کلرومتان و استیک اسید) بر مقدار نفوذ پلی¬کاپرولاکتون فومارات در غشا تخم¬مرغ و در نتیجه خواص مکانیکی و فیزیکی شبکه دوگانه بررسی شد. بعد از بهینه¬سازی دولایه فوق، قابلیت اتصال دولایه به یکدیگر با استفاده از یک لایه لیفی پلی-کاپرولاکتون به عنوان غشای فدا شونده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحقیقات بر غشای داخلی نشان داد که نانوکامپوزیت حاوی یک درصد وزنی گرافن(1Gr-AP) بالاترین رسانایی الکتریکی و بهترین خواص مکانیکی را در مقایسه با سایر نانوکامپوزیت¬ها دارد. اضافه کردن یک درصد وزنی گرافن سبب بهبود چهار برابری چقرمگی و افزایش سه برابری استحکام نسبت به داربست لیفی پلی¬وینیل الکل-آلجینات خالص(AP) شد. علاوه بر این، گرافن با کنترل زاویه ترشوندگی، نقش قابل توجهی در نرخ تخریب داربست داشت، به گونه¬ای که نرخ تخریب داربست از %6/2±3/23 (در داربست AP) به %1/2±7/11 (در داربست 1Gr-AP) کاهش یافت. نتایج کشت سلولی نشان داد که میزان رشد و تکثیر سلول¬های PC12 بر داربست 1Gr-AP به دلیل خواص الکتریکی و مکانیکی برتر به طور قابل توجهی بالاتر از دیگر نمونه¬ها بود. با مقایسه داربست لیفی نانوکامپوزیتی 1Gr-APبا آرایش الیاف موازی و تصادفی نتیجه شد که داربست حاوی الیاف جهت¬دار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می¬دهد. ضمن آنکه خواص مکانیکی داربست 1Gr-AP با الیاف جهت¬دار (چقرمگی= 4/0±5/16 مگاپاسکال استحکام= 7/6±6/29 مگاپاسکال) نسبت به داربست با الیاف تصادفی (چقرمگی =5/3±1/8 مگاپاسکال و استحکام= 2/2±1/22 مگاپاسکال) بهبود یافت. همچنین، نتایج سلولی نشان داد که سلول¬ها بر روی داربست با الیاف موازی، چسبندگی، رشد و تکثیر بهتری داشته و به دلیل ساختار غیریکنواخت آن، به صورت جهت¬دار رشد کردند. نتایج ارزیابی داربست دوگانه خارجی کانال(غشا تخم¬مرغ-پلی¬کاپرولاکتون فومارات) 9نشان داد که اضافه کردن پلی¬کاپرولاکتون فومارات بدون تغییر قابل توجهی در رفتار زیستی غشا تخم مرغ، سبب بهبود خواص مکانیکی آن شد. به گونه¬ای که استحکام کششی در ساختار دوگانه با حلال استیک اسید در مقایسه با غشا تخم¬مرغ به میزان 12 برابر و چقرمگی به میزان 26 برابر افزایش یافتند. نتایج ارزیابی خواص مکانیکی داربست دولایه پلی¬وینیل¬الکل-آلجینات:گرافن/غشا تخم¬مرغ-پلی¬کاپرولاکتون فومارات نشان داد که استحکام، چقرمگی و ضریب کشسانی داربست دوگانه به ترتیب در حدود 1/4±8/31  مگاپاسکال، 4/0±5/16 مگاپاسکال و 2/19±3/52 مگاپاسکال است که بالاتر از خواص مکانیکی داربست لیفی نانوکامپوزیتی داخلی بوده و می¬تواند نشان¬دهنده توانایی بالاتر در تحمل بار مکانیکی در هنگام جراحی باشد. بر این اساس، کانال هدایت عصبی دولایه متشکل از لایه داخلی پلی¬وینیل¬الکل-آلجینات:گرافن و لایه خارجی داربست دوگانه غشا تخم¬مرغ و پلی¬کاپرولاکتون فومارات با خواص مکانیکی، ساختاری، شیمیایی و زیستی مناسب و قابل کنترل می¬تواند پیشنهاد مناسبی جهت ترمیم بافت عصب باشد.