ساخت نانو الياف فيبروئين ابريشم-كيتوسان به عنوان داربست براي مهندسي بافت غضروف مفصلي

Fabrication of silk fibroin-Chitosan nanofibers as tissue engineering scaffold for articular cartilage

نانو الياف پليمر هاي طبيعي براي ساخت داربستهاي مورد استفاده در مهندسي بافت مورد توجه قرار گرفته‌اند زيرا ميتوانند بدرستي ريزمعماري ماتريكس خارج سلولي بافت طبيعي را تقليد كنند. در اين تحقيق داربست نانواليافي از فيبروئين ابريشم-كيتوسان با دو نسبت 70-30 و 50-50 از محلول فيروئين ابريشم 10درصد و كيتوسان 5درصد به روش الكتروريسي جهت استفاده در مهندسي بافت غضروف مفصلي طراحي و ساخته‌ شد. مورفولوژي و قطر نانوالياف بوسيله تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي تعيين شد. بررسي گروههاي عاملي سطح با دستگاه طيف سنجي فروسرخ انجام شد و استحكام مكانيكي و كشساني داربست نيز بررسي گرديد. تخريب پذيري داربست با قرار گرفتن در بافر فسفات سالين براي 2ماه به طور هفتگي بررسي شد. آناليز تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي ، نانواليافي با قطر ميانگين 32 /52±8/148و 51/24 ±5/138 نانومتر به ترتيب براي نسبت 70-30 و 50-50 و با مورفولوژي يكنواخت و بدون مهره را نشان داد. استحكام مكانيكي در داربست 50-50 MPa80/0 و در داربست 70-30 MPa 51/0 بود و به ترتيب پس از 80/2 درصد و 94/4 درصد افزايش از طول اوليه دچار شكست شدند. تخريب پذيري داربست 70-30 پس از 12 هفته 9/0±16/6 درصد و در داربست 50-50 ، 7/0±82/6 درصد از كل وزن داربست بود. با توجه به نتايج، اين داربست بخاطر سرعت آهسته تخريب‌ پذيري در شرايط برون‌تني و ماهيت پروتئيني آن و ساختار فييزيكي و مشخصات مكانيكي مناسب آن، مي‌تواند بعنوان داربست مناسبي براي ترميم بافت غضروف مفصلي معرفي شود. و در اين بين داربست 70-30 نسبت به 50-50 خواص كشساني و استحكام مكانيكي بهتري دارد.

Cartilage damages, including degenerative joint diseases, are a current medical problem. Once damaged, adult human articular cartilage has a limited capacity for intrinsic repair. Tissue engineering is becoming promising for cartilage repair. Nano fibers have considered as suitable candidates for improving the tissue engineering scaffold, since they can mimic microarchitecture of tissue extracellular matrix, perfectly. In this research, a biodegradable nanofiber scaffold of 10% silk fibroin and 5% chitosan solution with a ratio of 70-30 or 50-50 respectively, made by electrospinning technique for articular cartilage tissue engineering. By Scanning electron microscope imaging, nanofibers morphology and average diameter were determined. Fourier Transform Infrared spectroscopy was performed to investigate the functional groups of the scaffold surface. Mechanical properties of these scaffolds were determined by measuring of Young´s Module, Elongation at break and Breaking tenacity. PBS buffer was used for in-vitro degradation assay. Scanning electron microscope images analysis showed that the fibers were bead-less with uniform morphology with an average diameter of 148.8 ± 52.32 and 138.5± 24.51 nm respectively for 70-30 and 50-50 scaffolds. After 12 weeks assay, the percentage of degradation for 70-30 and 50-50 scaffold respectively were 6.16 ± 0.9 and 6.82±0.7% of total scaffold weight. As a result, silk fibroin-chitosan nanofiber scaffolds due to containing cell adhesion domains caused by their protein nature and because of their slow degradation, suitable physical structure and mechanical properties are suitable candidates for articular cartilage repair.