ساخت و بررسي خواص داربست فيبروئين ابريشم حاوي نانوذرات كيتوسان بارگذاري‌شده با آسكوربيك اسيد به‌منظور كاربرد در بازسازي استخوان

Fabrication and Characterization of Properties of Silk Fibroin Scaffold Containing Ascorbic Acid-Loaded Chitosan Nanoparticles for Bone Regeneration Applications

هدف از اين پژوهش، ساخت و بررسي خواص داربست فيبروئيني حاوي نانوذرات كيتوسان بارگذاري شده با آسكوربيك اسيد بود. براي اين منظور، نانوذرات آسكوربيك اسيد-كيتوسان به روش ژل‌شدن يوني ساخته شدند. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و نتايج پراكندگي نور ديناميكي (DLS) نشان دادند كه نانوذرات كروي‌شكل داراي ذراتي با اندازه ميانگين 200 نانومتر هستند. سپس، مقادير مختلفي از نانوذرات در داخل محلول فيبروئين ابريشم قرار گرفت و داربست‌هاي مورد‌نظر به روش خشكايش انجمادي تهيه شدند. تأثير غلظت‌هاي مختلف نانوذرات بر ويژگي‌هاي ريخت‌شناسي، تغييرات ساختاري، جذب آب، رهايش دارو، سمّيت، چسبندگي و فعاليت آلكالين فسفاتاز سلول‌هاي استئوساركوماي رد‌ه MG63، مطالعه و بررسي شد. نتايج به‌دست‌آمده از طيف‌سنجي تبديل فوريه فروسرخ (FTIR)، وجود نانوذرات در داربست را تأييد كرد. بررسي‌ ريخت‌شناسي سطح مقطع داربست‌ها نشان داد كه همه داربست‌ها داراي ساختاري متخلخل با حفره‌هاي به‌هم‌متصل هستند. افزايش نانوذرات سبب كاهش اندازه قطر حفره‌ها و درصد تخلخل شد. رهايش آسكوربيك اسيد در همه نمونه‌ها، با رهايش انفجاري در 24 ساعت اوليه، شروع شد و سپس به صورت كنترل شده تا 14 روز ادامه يافت. مقدار رهايش آسكوربيك اسيد با افزايش درصد نانو ذرات در داربست افزايش يافت. بررسي‌هاي سلولي نشان داد كه داربست، داراي سمّيت نيست و سلول‌هاي MG63 به‌خوبي به سطح داربست‌ها و ديواره حفره‌ها مي‌چسبند. همچنين تكثير و فعاليت آلكالين فسفاتاز سلول‌هاي MG63، با افزايش مقدار آسكوربيك اسيد، افزايش مي‌يابد.

The aim of this study was to fabricate and characterize silk fibroin scaffold containing chitosan nanoparticle loaded with ascorbic acid. Therefore, ascorbic acid- chitosan nanoparticles were fabricated using the ionic gelation method. Scanning Electron Microscopy (SEM) images and Dynamic Light Scattering (DLS) results showed that the nanoparticles are spherical with the average size of 200 nm. Then, different amounts of nanoparticles were placed in the silk fibroin solution, and finally, the scaffolds were prepared by the freeze-drying method. The effect of nanoparticle concentrations on various properties such as morphology, structural changes, water absorption, drug release, toxicity, adhesion, and alkaline phosphatase activity of MG63 cells were studied. The results of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) confirmed the presence of nanoparticles in the scaffold. Morphological examinations of the cross-section of the scaffold showed that all scaffolds have a porous structure with interconnected pores. The mean size of the pores and porosity percentages reduced as the nanoparticle content rose. The release of ascorbic acid in all samples started with the burst release in the first 24 hours and then continued with a controlled release for up to 14 days. Higher amounts of ascorbic acid were released from the scaffold containing more nanoparticles. Cellular studies showed that the scaffold was non-toxic and that MG63 cells adhered well onto the surface of the scaffold and the pores’ wall. Also, the proliferation and alkaline phosphatase activity of MG63 cells increased with increasing ascorbic acid amounts