ساخت و مشخصه يابي و ارزيابي زيستي كامپوزيت پلي كاپرولاكتون/ نشاسته به منظور كاربردهاي مهندسي بافت استخوان

Preparation, Characterization and Biological Assessment of Polycaprolactone/Starch Composites for Bone Tissue Engineering Applications

هدف: كامپوزيت زيست تخريب‏پذير پلي كاپرولاكتون/ نشاسته مي‏تواند به منظور مهندسي بافت استخوان مورد استفاده قرار گيرد. تاثير تركيب درصد اجزا بر خواص اين كامپوزيت داراي اهميت است. مواد و روش‏ها: كامپوزيت پلي كاپرولاكتون/ نشاسته با تركيب درصد پلي كاپرولاكتون 80/ نشاسته 20، پلي كاپرولاكتون 70/ نشاسته 30 از طريق حل كردن در كلروفرم و تبخير حلال ساخته شد. نتايج: تركيب شيميايي كامپوزيت پلي كاپرولاكتون/ نشاسته به كمك انتقال فوريه فروسرخ مشخصه‏يابي شد. به منظور بررسي زيست‏فعالي كامپوزيت پلي كاپرولاكتون/ نشاسته ايجاد هيدروكسي آپاتيت روي سطح در محلول شبيه‏سازي شده بدن ارزيابي شد. نتايج حاصل از آزمون فشاري بيانگر اين بود كه ضريب كشساني و استحكام فشاري اين داربست در حد استخوان ترابكولار انسان است. ميزان كاهش جرم نمونه‏ها در آب و همچنين سرعت تخريب نشاسته در محلول بافر فسفات سالين ارزيابي شد و بررسي‏ها بيانگر اين بود كه وجود جز نشاسته و درصد آن بر سرعت تخريب تاثير مي‏گذارد. همچنين آزمون‏هاي MTT و آلكالين فسفاتاز نشان داد كه اين كامپوزيت سمّيتي ندارد و فعاليت‏هاي استخواني سلول‏هاي استيوساركوما رده G-299 را افزايش مي‏دهد. نتيجه‏گيري: با توجه به افزايش رشد و فعاليت سلول‏هاي استخواني و توانايي تشكيل آپاتيت روي سطح كامپوزيت و همچنين خواص مكانيكي آن، اين كامپوزيت داراي اين پتانسيل است كه به عنوان جايگزين‏هاي استخوان استفاده شود. به علاوه سرعت تخريب‏پذيري كامپوزيت پلي كاپرولاكتون/ نشاسته با تغيير در تركيب درصد اجزاي سازنده آن قابل كنترل است و مي‏توان از اين كامپوزيت به عنوان داربست مهندسي بافت استخوان استفاده كرد. نمونه با درصد جرمي 70/30 به علت پاسخ سلولي مناسب‏تر و خواص مكانيكي بهتر نسبت به نمونه 80/20 بهينه محسوب مي‏شود.

Objective: Biodegradable polycaprolactone/starch composites can be used for bone tissue engineering applications. The effect of the ratio of components on composite properties is of tremendous importance. Methods: Polycaprolactone/starch composite of 80/20 and 70/30 ratios were fabricated by dissolving them in chloroform followed by evaporation of the solvent. Results: The composites were characterized by fourier transform infrared spectroscopy. Their bioactivity was evaluated by studying the apatite formation ability after immersing the specimens in simulated body fluid. The results of compressive test on samples showed that the composite’s modulus and strength approximated that of human trabecular bone. Mass loss in distilled water and starch degradation rate in PBS was evaluated, which showed that the starch ratio was effective in composite degradation. MTT analysis and alkaline phosphatase levels showed that this composite had no toxicity and could increase G-299 cell line osteoblastic activities. Conclusion: The increase in cellular osteoblastic activities and the ability for apatite formation on the composite surface, in addition to the polycaprolactone/starch samplesʹ mechanical properties shows their capability to be used as substitutes for bone. Because this composite degradation rate is controlled by changing the starch ratio, it has the potential for use in bone tissue engineering applications. Samples that have a 70/30 ratio are considered optimal due to their enhanced cellular response and better mechanical properties.