طراحی و خصوصیات داربست های بیومیمتیک پیزوالکتریک و توپوگرافیک. (الف) نمایش شماتیک مکانیسم افزایش بازسازی استخوان توسط سیگنال های الکتریکی و توپوگرافی ارائه شده توسط داربست های P(VDF-TrFE) با HAp. (ب) نمودار شماتیک فرآیند تولید. اعتبار: موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST)
بازسازی استخوان یک فرآیند پیچیده است و روش‌های موجود برای حمایت از بازسازی، از جمله پیوند و تحویل فاکتور رشد، با محدودیت‌هایی مانند هزینه بالا مواجه هستند. اما اخیراً یک ماده پیزوالکتریک ساخته شده است که می تواند رشد بافت استخوانی را تحریک کند.
یک تیم تحقیقاتی KAIST به سرپرستی پروفسور سئونگ‌بوم هونگ از دپارتمان علوم و مهندسی مواد (DMSE) یک داربست بیومیمتیک ساخته است که تولید می‌کند. سیگنال های الکتریکی پس از اعمال فشار با استفاده از توانایی منحصر به فرد استخوان زایی هیدروکسی آپاتیت (HAp). HAp یک کلسیم فسفات اصلی است که در استخوان ها و دندان ها یافت می شود. این ماده معدنی زیست سازگار نیز برای پیشگیری شناخته شده است پوسیدگی و اغلب در خمیر دندان استفاده می شود.
این تحقیق با همکاری تیمی به سرپرستی پروفسور جانگو کیم از گروه مهندسی بیوسیستم های همگرا در دانشگاه ملی Chonnam انجام شد. نتایج در منتشر شده در دفتر خاطرات مواد و رابط های کاربردی ACS.
مطالعات قبلی بر روی داربست های پیزوالکتریک اثرات پیزوالکتریک را بر تقویت بازسازی استخوان و بهبود همجوشی استخوان در مواد مختلف مبتنی بر پلیمر تایید کرده اند، اما در شبیه سازی محیط سلولی پیچیده مورد نیاز برای بازسازی بهینه بافت استخوان محدود شده است. با این حال، این مطالعه روش جدیدی را برای بهره‌برداری از قابلیت‌های استخوان‌زایی منحصربه‌فرد HAp برای توسعه ماده‌ای که محیط را تقلید می‌کند، ارائه می‌کند. بافت استخوانی در یک بدن زنده
تجزیه و تحلیل خواص پیزوالکتریک و سطح داربست های بیومیمتیک با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (الف) تصاویر دامنه و فاز PFM از داربست های کامپوزیت با جعبه های میدانی. نوار سفید نشان دهنده 2 میکرومتر است. (ب) نمایش سه بعدی داربست های مرکب همراه با بخش های خطی معمولی دو بعدی. (ج) تجزیه و تحلیل Micro-CT بازسازی استخوان در داخل بدن، (د) نمایش شماتیک منشا الکتریکی مشتق شده از پرکننده در بازسازی استخوان. اعتبار: موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST)
تیم تحقیقاتی a فرایند ساخت که HAp را با یک فیلم پلیمری ذوب می کند. داربست منعطف و آزاد که توسط این فرآیند ایجاد شد، پتانسیل قابل توجه خود را برای ترویج بازسازی استخوان از طریق آزمایش‌های in vitro و in vivo در موش‌ها نشان داد.
این تیم همچنین اصول بازسازی استخوان را در زیر داربست خود شناسایی کردند. استفاده كردن میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، آنها خواص الکتریکی داربست را تجزیه و تحلیل کردند و خواص سطحی دقیق مربوط به شکل سلول و تشکیل پروتئین اسکلت سلولی را ارزیابی کردند. آنها همچنین اثرات پیزوالکتریک و خواص سطحی را بر بیان عوامل رشد بررسی کردند.
پروفسور هونگ از DMSE KAIST گفت: “ما یک ماده کامپوزیت پیزوالکتریک مبتنی بر HAp ساخته‌ایم که می‌تواند به عنوان یک پانسمان استخوان از طریق توانایی خود در تسریع بازسازی استخوان عمل کند.” او افزود: “این تحقیق نه تنها جهت جدیدی را برای طراحی بیومواد، اما از آنجایی که اثرات پیزوالکتریک و خواص سطحی را بررسی می کند نیز مهم است. بازسازی استخوان“
اطلاعات بیشتر:
سویون جو و همکاران، داربست های پیزوالکتریک و مهندسی توپوگرافی برای تسریع بازسازی استخوان، مواد و رابط های کاربردی ACS (2024). DOI: 10.1021/acsami.3c12575
تهیه شده توسط
موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST)
نقل قول: محققان ماده جدید «بانداژ استخوان» برای استخوان‌های ترک‌خورده (2024، 1 فوریه) تولید کردند.
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه برای اهداف مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
