Loading...

Design and Manufacture of a Scaffold with a Drug Delivery System for a Better Tissue Wound Healing Process

Shaygani, Hossein | 2022

637 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 55625 (08)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Mechanical Engineering
  6. Advisor(s): Shamloo, Amir; Aryanpour, Masoud
  7. Abstract:
  8. Articular cartilage is devoid of blood vessels, lymphatics, and nerves which gives it a very limited intrinsic healing and repair capabilities. Being under constant harsh biomechanical environment, makes maintaining the health of articular cartilage a vital principle in having healthy joints. Tissue engineering as a method for regeneration of damaged tissue have attracted a lot of attention. Articular cartilage engineered scaffolds act as a macro scale drug delivery system which in addition to having a good mechanical properties similar to that of cartilage tissue, have to provide a highly porous environment for cell migration and proliferation. The aim of this study is to fabricate a drug delivery system to repair damaged tissue. To this end, an injectable hydrogel scaffold with two interpenetrating polymer networks consisting of chitosan and silk fibroin was fabricated and loaded with microspheres containing methylprednisolone acetate. To create an interpenetrating polymer network, both chitosan and silk fibroin were crosslinked with β-glycerophosphate and sodium dodecyl sulfate, respectively. Afterward, the polymer network ratios were optimized. From the optimization results, the sample with silk fibroin to chitosan polymer network ratio of 2 to 1, having Younge’s modulus of 46 kPa, 52% cell viability, 50% degradation rate and 81% drug release rate during 5 weeks was chosen as the optimal sample. To further study the effect of this scaffold on the living tissue, rabbits were randomly assigned to the optimal scaffold and control groups. After 10 weeks, the rabbits with scaffolds showed better locomotion compared to the control group. Furthermore, the diameter of the defects during this period decreased to 3.9 and 4.8 for the scaffold group and the control group, respectively
  9. Keywords:
  10. Microspheres ; Silk Fibroin ; Chitosan ; Interpenetrating Polymer Network ; Tissue Engineering ; Hydrogel Scaffold ; Cartilage Tissue Engineering ; Combined Drug Delivery System ; Methylprednisolone Acetate

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدولها
  • فهرست تصویرها
  • فصل1 : پیشدرآمد
    • 1-1 اهمیت پژوهش
    • 1-2 اهداف پژوهش
    • 1-3 ساختار پایاننامه
  • فصل2 مفاهیم پایه
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 بافت غضروف
      • 2-2-1 ساختار
        • 2-2-1-1 ماتریکس برون سلولی
        • 2-2-1-2 کندروسیت
        • 2-2-1-3 آب
        • 2-2-1-4 کلاژن
        • 2-2-1-5 پروتئوگلیکان‌ها
      • 2-2-2 نواحی
        • 2-2-2-1 ناحیه سطحی
        • 2-2-2-2 ناحیه میانی
        • 2-2-2-3 ناحیه عمیق
        • 2-2-2-4 ناحیه کلسیفه
      • 2-2-3 لایه ماتریکس برون سلولی
        • 2-2-3-1 لایه پری سلولار
        • 2-2-3-2 لایه منطقه‌ای
        • 2-2-3-3 لایه بین منطقه‌ای
      • 2-2-4 عملکرد بیومکانیکی غضروف
      • 2-2-5 آسیب‌های غضروف
    • 2-3 روش‌های درمانی کنونی جراحی مفصل
      • 2-3-1 تحریک مغز استخوان
      • 2-3-2 دبریدمان35F و حفاری مفصل
      • 2-3-3 ریز شکنندگی37F
      • 2-3-4 موزاییک پلاستی38F
      • 2-3-5 آلو گرافت39F غضروف
      • 2-3-6 اتو گرافت40F کندروسیت (ACI)
      • 2-3-7 تعویض کامل یا جزئی مفصل
    • 2-4 روش‌های سنتی دارورسانی
    • 2-5 روش‌های نوین دارورسانی
      • 2-5-1 میکروکره پلیمری
    • 2-6 مهندسی بافت
      • 2-6-1 ماتریکس داربست
      • 2-6-2 داربست‌های طبیعی
        • 2-6-2-1 کیتوسان
        • 2-6-2-2 فیبروین ابریشم
      • 2-6-3 داربست‌های تزریقی
      • 2-6-4 داربست‌های شبکه پلیمری در هم نفوذ کرده46F (IPN)
      • 2-6-5 روشهای کراسلینک کردن
        • 2-6-5-1 هیدروژل‌ها با کراسلینک فیزیکی
          • فرایند کراسلینک شدن حساس به دما.
          • فرایند کراسلینک شدن حساس به pH
          • فرایند کراسلینک شدن حساس به یون
          • فرایند کراسلینک شدن با پیوندهای آب‌گریز
        • 2-6-5-2 هیدروژل‌ها با کراسلینک شیمیایی
          • فرایند کراسلینک شدن با برهم‌کنش شیف49F
          • فرایند کراسلینک شدن شیمی کلیک
          • فرایند کراسلینک شدن کاتالیزور آنزیمی
    • 2-7 فرایند ژل شدن فیبروئین ابریشم با سدیم دودسیل سولفات
    • 2-8 فرایند ژل شدن کیتوسان با بتاگلیسروفسفات
    • 2-9 متیل پردنیزولون استات
  • فصل3 پیشینه پژوهش
    • 3-1 مقدمه
    • 3-2 مرور ادبیات پیشین
      • 3-2-1 سیستمهای دارو رسان میکروکره
      • 3-2-2 سیستمهای دارو رسان هیدروژل تزریقی
      • 3-2-3 سیستمهای دارو رسان هیدروژلی
    • 3-3 جمعبندی
  • فصل4 روش پژوهش
    • 4-1 مقدمه
    • 4-2 روش و مواد پیشنهادی
    • 4-3 مراحل پژوهش
    • 4-4 مواد و تجهیزات لازم
      • 4-4-1 مواد مورداستفاده
      • 4-4-2 تجهیزات مورداستفاده
    • 4-5 استخراج فیبروین ابریشم
    • 4-6 ساخت داربست بدون دارو
      • 4-6-1 بهینه‌سازی درصد بتاگلیسروفسفات در کیتوسان
      • 4-6-2 بهینه‌سازی درصد سدیم دودسیل سولفات در فیبروین ابریشم
      • 4-6-3 ساخت داربست ترکیبی کیتوسان و فیبروین ابریشم بدون دارو
      • 4-6-4 ساخت داربست حاوی دارو
        • 4-6-4-1 ساخت میکروکره حاوی دارو
        • 4-6-4-2 ساخت داربست حاوی میکروکره
    • 4-7 روش‌های بررسی داربست پیشنهادی
      • 4-7-1 زمان ژل شدن
      • 4-7-2 نرخ تورم
      • 4-7-3 ظرفیت جذب آب
      • 4-7-4 درصد کراسلینک شده
      • 4-7-5 نرخ زیستتخریبپذیری
      • 4-7-6 بررسی مورفولوژی داربست
      • 4-7-7 طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون‌قرمز
      • 4-7-8 آزمون مکانیکی فشار
      • 4-7-9 آزمون رئومتری
      • 4-7-10 نرخ رهایش دارو
        • 4-7-10-1 کالیبراسیون
        • 4-7-10-2 بازده ذخیره‌سازی میکروکره
        • 4-7-10-3 درصد رهایش دارو
      • 4-7-11 آزمون آنتی‌باکتریال
        • 4-7-11-1 قطر هاله عدم رشد باکتری
      • 4-7-12 زیست‌سازگاری
        • 4-7-12-1 کشت سلولی
        • 4-7-12-2 استریل کردن نمونه‌ها
        • 4-7-12-3 شمارش سلولی
        • 4-7-12-4 آزمون زندمانی سلولی
        • 4-7-12-5 چسبندگی سلول
      • 4-7-13 آزمون داربست در بافت زنده
        • 4-7-13-1 جراحی
        • 4-7-13-2 تصویربرداری رزونانس مغناطیسی
        • 4-7-13-3 بررسی حرکتی موجود زنده
  • فصل5 بررسی و تحلیل نتایج آزمون‌ها
    • 5-1 مقدمه
    • 5-2 بهینه‌سازی درصد بتاگلیسروفسفات
    • 5-3 بهینه‌سازی درصد سدیم دودسیل سولفات
    • 5-4 زمان ژل شدن داربست ترکیبی
    • 5-5 تورم
    • 5-6 جذب آب
    • 5-7 درصد کراسلینک شدن
    • 5-8 آزمایش زیستتخریبپذیری
    • 5-9 تحلیل مورفولوژی
      • 5-9-1 تحلیل مورفولوژی هیدروژل
      • 5-9-2 تحلیل مورفولوژی میکروکرهها
    • 5-10 طیفسنجی تبدیل فوریه مادون‌قرمز
    • 5-11 مکانیکی فشار
    • 5-12 رئومتری
    • 5-13 نرخ رهایش دارو
      • 5-13-1 نمودار استاندارد دارو
      • 5-13-2 بازدهی کپسوله کردن دارو
      • 5-13-3 درصد رهایش دارو
    • 5-14 آزمون آنتیباکتریال
      • 5-14-1 قطر هاله عدم رشد باکتری
    • 5-15 زیست‌سازگاری
      • 5-15-1 آزمون زندهمانی سلولی
      • 5-15-2 چسبندگی
    • 5-16 آزمون داربست در بافت زنده
      • 5-16-1 بررسی حرکتی موجود زنده
      • 5-16-2 تصویربرداری رزونانس مغناطیسی
  • فصل6 نتیجهگیری و پیشنهادها
    • 6-1 نتیجهگیری
    • 6-2 محدودیتهای پژوهش
    • 6-3 پیشنهادها
...see more