ساخت كانال هدايت عصبي بر پايه گرافن سه بعدي/پليمر براي كاربرد در مهندسي بافت عصب

Fabrication of Nerve Guide Conduit Based on 3D Graphene/ Polymer for Nerve Tissue Engineering

در سال هاي اخير گرافن به دليل خواص منحصر به فردي چون هدايت الكتريكي بسيار بالا، استحكام مكانيكي بالا، ساختار متخلخل براي تبادل مواد مغذي و مواد زايد، زيست سازگاري، امكان بارگذاري دارو، متغيرهاي رشد و... در مهندسي بافت هاي مختلف از جمله در ساخت كانال هدايت عصبي مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش، ساخت كانال هدايت عصبي بر پايه گرافن سه بعدي به روش رسوب شيميايي بخار با گرمايش القايي (ICVD) دنبال شد. گرافن در دماي 1080 درجه سانتي گراد روي فوم نيكلي سنتز و نمونه ها با استفاده از آناليز رامان و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشخضه يابي شدند. آناليز رامان نمونه ها نشان داد كه گرافن سنتز شده به صورت گرافن چندلايه توربواستراتيك با عيب هاي بسيار كم است. به منظور حذف نيكل از سايكلودودكان به عنوان لايه محافظ استفاده شد. بعد از حذف نيكل، گرافن سه بعدي به دست آمده با استفاده از روش قطره اي و غوطه وري در محلول پليمري پلي كاپرولاكتون پوشش داده و كانال هدايت عصبي به صورت كامپوزيتي از گرافن سه بعدي در هسته و پوشش پليمري پلي كاپرولاكتون ساخته شد. مقايسه خواص الكترومكانيكي كانال هدايت كامپوزيتي با كانال پليمري پلي كاپرولاكتون نشان داد كه ابتدا حضور گرافن سه بعدي باعث افزايش هدايت الكتريكي كانال هدايت كامپوزيتي شده و انتظار مي رود كه اين امر بهبود فرايند ترميم عصب و رشد آكسون ها را به دنبال داشته باشد. سپس استحكام مكانيكي و انعطاف پذيري آن در مقايسه با كانال هدايت پلي كاپرولاكتون افزايش يافته است.

In recent years, graphene has been considered in various tissue engineering applications such as nerve guide conduits because of its unique properties such as high electrical and mechanical properties, porous structure for exchange of nutritious and waste materials, biocompatible, capability of drug and growth factor delivery. In the current study, nerve guide conduits based on a 3D graphene were synthesized by induction heating chemical vapor deposition (ICVD). Graphene was synthesized on Ni foam template at 1080 ͦC. Fabricated samples were characterized by Raman analysis and Scanning Electron Microscopy. Raman analysis showed that the synthesized graphene is in the form of a turbostratic multilayered graphene with little defects. Cyclododecane (CD) as a temporary protective layer was used to remove nickel. After removing nickel, the free-standing 3D-graphene structure was coated with a polymer (PCL) by drop and dip coating methods to obtain the composite conduit. A comparison of the electromechanical results of the 3D-graphene/PCL conduit and PCL conduit indicated that firstly, grapheme increased the electrical conductivity of the composite conduit which will help promote nerve regeneration and axon growth. Secondly, tensile strength and flexibility of the 3D-graphene/PCL conduit was improved compared to the PCL conduit.