مطالعه تجربي و ارزيابي خواص مكانيكي كامپوزيت‌هاي منفرد و مركب نانومقياس (pcl/pu) ساخته‌شده به روش هاي الكتروريسي هم‌زمان و الكتروريسي آميخته

Experimental Study and Evaluation of Mechanical Properties of Nano-Scale Single and Composite Structures (PCL/PU) Fabricated by Co-Electrospinning and Blend-Electrospinning Methods.

ماتريكس خارج سلولي(ecm) به‌عنوان ساختار تشكيل‌دهنده‌ي بافت‌هاي بدن، جايگاهي جهت نگهداري سلول‌ها و ساختاري سه‌بعدي از نانوالياف پروتئيني و پلي ساكاريدي با قطر 500-50 نانومتر دارد. الكتروريسي روشي است كه اجازه توليد نانوالياف در اين محدوده را مي‌دهد.مواد و روش‌ها: پلي‌كاپرولاكتان، پلي يورتان و حلال‌هاي كلروفرم، اتانول، تتراهيدرو فوران و دي‌متيل فرماميد و 1،1،1،3،3،3 هگزا فلورو 2 پروپانول مورداستفاده قرار گرفتند. ساختارهاي منفرد pcl و pu و ساختار كامپوزيتي (50:50)pcl/pu با استفاده از روش الكتروريسي هم زمان و آميخته طراحي شدند. ساختار و مرفولوژي در ساختارهاي منفرد و كامپوزيت توسط آناليزهاي sem، ftir و خواص مكانيكي توسط انجام تست كشش (حداكثر تحمل نيرو، تنش، كرنش و مدول يانگ) موردبررسي قرار گرفت.نتايج: ساختارهاي منفرد و كامپوزيتي بر اساس روش ساخت، مورفولوژي و خواص مكانيكي مطلوبي جهت كاربردهاي مهندسي بافت دارند. محدوده تغييرات ميانگين قطر الياف و مدول يانگ در ساختارهاي طراحي‌شده به ترتيب 89 ± 228 تا 95 ± 470 نانومتر و 0.39 ±1.20 تا 0.54 ± 8.03 مگاپاسكال است. ساختارهاي كامپوزيتي ساخته‌شده به روش الكتروريسي هم زمان و آميخته به ترتيب كمترين ميانگين قطر الياف nm 89 ± 228 و بيشترين استحكام mpa 0.54 ± 8.03 را دارا مي باشند. نتيجه گيري: ساختارهاي كامپوزيتي هاي طراحي‌شده ازنظر ساختار، مورفولوژي و خواص مكانيكي مناسب مي‌توانند به‌عنوان جايگزين مصنوعي مورداستفاده قرار گيرند. ساختار‌هاي كامپوزيتي طراحي‌شده به روش الكتروريسي آميخته به دليل عدم حركت آزادانه نانوالياف پلي‌يورتان و ايجاد انقباض ذاتي در ساختار كامپوزيت ميزان استحكام بيشتري را نسبت به ساختارهاي ديگر نشان مي‌دهند.

Extracellular matrix (ECM) as a three-dimensional structure consisting of protein nanofibers and polysaccharides with a diameter of 50-500 nm is a place to store cells. Electrospinning is a method that allows nanofibers to be produced in this range and even beyond. Materials & Methods Polycaprolactone, polyurethane, and required solvents chloroform, ethanol, Tetrahydrofuran, dimethylformamid and 1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-propanol were used without any purification. Single and composite scaffolds were fabricated of these polymers using Co-electrospinning and Blend-electrospinning methods. The morphological and mechanical properties of the neat and composite structures were evaluated through SEM, FTIR, and Tensile tese. Result Results showed that the average fiber diameter and Young’s modulus changes’ range in composite and single structures obtained 228 ± 89 to 470 ± 95 nm and 1.2 ± 0.39 to 8.03 ± 0.54 MPa. Composite structures fabricated using Co-electrospinning method have smaller mean fiber diameter 228 ± 89 nm and composite structures fabricated using blend electrospinning have highest Young’s modulus 8.03 ± 0.54 MPa comparison single structures. Conclusion The results showed that the produced composite structure meets the required mechanical properties to be used in tissue engineering and, because of its structural and morphological features, can be also applied as alternative scaffolds in the body. Composite structures produced by blend electrospinning method show a higher degree of strength compared to similar composite structures that produced by co-electrospinning method due to the free movement of the polyurethane nanofiber and the intrinsic contraction in the composite structure.