الكتروريسي مرطوب داربست هاي نانوفيبري سه بعدي پلي لاكتيك اسيد (PLA) براي كاربردهاي مهندسي بافت: ساخت و مشخصه يابي

Wet electrospinning of 3D nanofiber poly(lactic) acid scaffolds for tissue engineering applications: Fabrication and characterization

هدف: مهندسي بافت حدود 30 سال است كه با استفاده و تركيب داربست ها، سلول هاي سالم و عوامل رشد به كمك سلول درماني آمده است. ساخت داربست هاي زيست سازگار و زيست تجزيه پذير شبيه به ماتريكس طبيعي بدن از اساسي ترين بخش هاي آن است. در اين مطالعه با استفاده از روش الكتروريسي مرطوب، داربست هاي صناعي پلي لاكتيك اسيد با ساختار سه بعدي، ساخته و ارزيابي شد. مواد و روش ها: فيبر هاي پلي لاكتيك اسيد در غلظت هاي 10، 13، 15، 17، 20 درصد حجمي وزني، با روش الكتروريسي مرطوب، داخل حمام انعقادي حاوي آب مقطر ديونيزه سديم هيدروكسايد وارد شد و داربست ها شكل گرفتند. سپس آزمون هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي، MTT، ميزان زيست تخريب پذيري و ميزان تخلخل آنها انجام شد. نتايج: نتايج به دست آمده از تعامل داربست و سلول هاي مزانشيمي ژله وارتون انساني در عكس هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه خود فيبرها نيز، داراي تخلخل هاي بسيار زيادي در اندازه نانو هستند كه علت آن، حضور مولكول هاي آب و سديم هيدروكسايد در بين مولكول هاي فيبر هاي ريسيده شده است. اين تخلخل هاي زياد در داخل و بين فيبرها، باعث افزايش خصوصيت چسبندگي و رشد سلول ها به داربست شد. نتيجه گيري: نتايج اين پژوهش نشان داد كه داربست هاي توليد شده در غلظت 10 درصد حجمي وزني و پايين تر از آن و 20 درصد حجمي وزني و بالاتر از آن، علاوه بر دشواري در مراحل ريسندگي آنها، خواص شيميايي و مكانيكي مناسبي را براي چسبندگي سلول و تكثير آنها ندارند و بهترين غلظت از پليمر پلي لاكتيك اسيد براي توليد داربست هاي سه بعدي به روش الكتروريسي مرطوب، 15 درصد حجمي وزني است. بررسي نتايج نشان داد كه سيستم جديد الكتروريسي مرطوب مي تواند براي كنترل ساختار نانو فيبرها در داربست هاي سه بعدي بسيار مفيد باشد.

Objective: Tissue engineering, as an interdisciplinary field, assists cell therapy by using scaffolds, cells, and growth factors since 30 years ago. Cells isolated from the body should be supported by a scaffold which could mimic the function and structure of natural extracellular matrix (ECM). To accomplish this goal, we have fabricated and characterized synthetic wet electrospun poly(lactic) acid (PLA) scaffolds. Methods: The PLA polymer was used at various concentrations (10%, 13%, 15%, 17%, 20% w/v) with a novel architecture produced by a wet-electrospinning process for tissue engineering applications. In the wet electrospinning method, we used an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) as the coagulation bath. Then, we characterized the biocompatibility and morphology of these scaffolds by the MTT assay and SEM, respectively. Results: The data collected from the characterization of scaffolds and in vitro human Wharton’s jelly-derived stem cells/scaffold culture showed that the 15% w/v of PLA with high porosity was the best polymer concentration in terms of cell attachment and proliferation. Conclusion: Electrospinning PLA at the 10% or 20% w/v concentrations was difficult. Additionally, they could not provide a favorable matrix for cell proliferation and attachment. However, the results have suggested that the novel nanofiber fabrication system would be very useful for the structure control of 3D nanofiber fabrics.