الأمثلية للخواص الميكانيكية والحيوية للمواد المتراكبة النانوية في تطبيقات سقالة الجلد

الباحث

داليا محمد جمعة

المشرف

عباس خماس حسين - جمال جلال داود

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Skin scaffold;Nanocomposites;Electrospinning;Biological properties

أهم التطبيقات المستخدمة في هندسة الانسجة هي التطبيقات التي تستخدم الانسجة البديلة المصممة هندسيا في ألتأم الجروح ,وعادتا مايتم تصنيع أنسجة تساعد على توجية التصاق الخلايا Le LEG! ينتج عن ذلك أنتاج أنسجة جلدية . توفر أنسجة الجلد البديلة خصائص فيزيائية و ميكانيكية مناسبة بالأضافة الى البنية السطحية و التركيب المجهري مشابة لأنسجة الجلد الطبيعية. الدراسة الحالية ركزت على تطوير بدائل الجلد باستخدام مواد متراكبة حيوية والتي تتكون من( بولي كابرو لاكتون),(جيتوسان),و(بولي فينيل الكحول) Cus تم تقويتها باضافة مواد نانوبة(زنك اوكسايد)و(تيتانيوم اوكسايد) حيث تم تحضير هذه الاغشية بطريقتين أما طريقة صب المذيبات او طريقة البرم الكهربائي. تم استخدام مجموعة من الفحوصات أهمها الفحص بأستخدام المجهر الالكتروني ومطياف الاشعة تحت الحمراء ,قياس زاوية التماس , مطياف الاشعة السينية , أختبار التورم , أختبار التحلل, أختبار السمية و أختبار فحص الخواص الميكانيكية . من خلال مطياف الاشعة تحت الحمراء حيث تم توضيح بنية المواد المركبة النانوية كما تم توضيح العلاقة بين المواد النانوية والمواد الحيوية البولمرية. تم فحص العينات المحضرة بطريقة الصب من خلال أستخدام المجهر الالكتروني حيث أعطى معلومات حول وجود الجسيمات النانوية والمسام ووجود الكتل و توزيع الجسيمات النانوية وتكوين سطح املس مما يدل على قابلية جيدة للامتزاج بين المواد النانوية والمواد البوليمرية. تم قياس معدل اقطار الالياف و معدل حجم المسام للعينات المحضرة من خلال تقنية البرم الكهربائي alld بأستخدام برنامج CusImage J. تم ملاحظة تأثير الجزيئات النانوعلى سطح الالياف, لوحظ وجود حبيبات مستديرة التي من الممكن تمنع تكاثر الخلايا من أجل تكوين أنسجة جديدة,كما يلاحظ بانة الالياف ذات الاقطار الصغيرة ممكن ان توفر مساحة أكبر بحيث تساعد على ألتصاق الخلايا . تمت دراسة قابلية التحلل البيولوجي للعينات من خلال تقييم فقدان الوزن للاغشية النانوية, تم دراسة نتائج أختبار الانتفاخ حيث أن الاغشية التي تمتص السوائل تكون بأمكانها أمتصاص السوئل بمنطقة الجرح, كما يلاحظ زيادة درجة الانتفاخ او التورم بزيادة تركيز الجسيمات النانوية ذلك لان أستخدام الجسيمات النانوية يؤدي الى زيادة عامل الانتفاخ بسبب المساحة السطحية الاعلى مما يؤدي الى انتشار اكبر لمادة فوسفايت بفر سلاين خلال السطح. تم أستخدام أختبار زاوية التلامس و لوحظ زيادة السلوك المحب للماء وهو امر مرغوب فية لزيادة امكانية التصاق الخلايا, حيث Gay السلوك الكارة للماء قابلية أقل على ألتصاق الخلايا,كما يؤثر متوسط قطر GLY! على السلوك المحب للماء,لان أنخفاض قطر الالياف يجعل السلوك الكاره للماء أكثر وبصورة عامة عند اضافة الجسيمات النانوية يتحول الغشاء من كارة للماء الى محب للماء. بينما في حالة الالياف وجود جسيمات نانوية من أوكسيد التيتانيوم تظهر خصائص محبة للماء ممتازة وبأمكانيات عالية,وعلى العكس عند زيادة كمية الجزيئات النانوية من مادة اوكسيد الزنك يزداد السلوك الكارة للماء للاغشية المفحوصة. بينت النتائج من خلال فحص مضدد البكتريا انة بزيادة الدقائق النانوية تزداد الفعالية المضادة للبكتريا حيث يلاحظ وجود أكبر منطقة تثبيط للبكتريا مع اعلى قيمة تركيز للمادة النانوية بالاضافة الى أستخدام دواء(الرفامبسشين) كمضاد حيوي لزيادة فعالية تثبيط البكتيريا. تم اختبار الاغشية من خلال فحص السمية وجد أن جميع الاغشية مناسبة كضمادات للجروح كذلك لتجديد الجلد في هندسة الانسجة و التطبيقات الطبية اللاخرى. كذلك تم فحص السلوك الميكانيكي للعينات, حيث أظهرت النتائج تحسنا في الخصائص الميكانيكية عند اضافة (0.2) من الجسيمات النانوية لمادتي اوكسيد التيتانيوم أواكسيد الزنك, بينما انخفضت الخصائص عند (0.4,0.6) ذلك GY الطاقة السطحية العالية للجسيمات النانوية تجعلها تتجمع بسهولة مما يؤدي الى حدوث تشتت بالمادة المتراكبة,ويكون هذا واضحا مع زيادة محتوى اوكسد التيتانيوم حيث يعمل كنقاط تركيز التوتر تمنع هذه التكتلات الاجهاد من الانتقال من المادة االبوليمرية الى مادة التقوية . تم أستخدام طريقة 1[هونعج1لتحليل النتائج من خلال استخدام برنامج Mini Tab20 تستخدم هذه الطريقة لغرض اختيار النتائج الميكانيكية والبيولوجية وبأقل تكلفة ممكنة حيث تقدم هذه الطريقة تحسين وتطوير كبيرفي الخصائص الميكانيكية والبيولوجية وخفض تكاليف أجراء التجارب العملية من خلال تقليل عدد التجارب.

Significant application of tissue-engineered skin is tissue-engineered replacements in wound healing to aid in the recovery of skin wounds. In this study fabricated scaffolds from Bio-nanocomposite materials that are biodegradable poly (ε-caprolactone), chitosan and polyvinyl alcohol-reinforced with adding Zinc oxide(ZnO) and Titanium dioxide(TiO2) and added Rifampicin(Rif) as an antibiotic, used Taguchi method results to optimize mechanical and biological properties design to achieve the lowest possible cost, the membrane have been prepared via solvent casting, electrospinning technique. Field Emotion Scanning Electron Microscopy (FESEM), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), contact angle measurement, Energy Dispersion X-ray spectroscopy (EDX), swelling test, degradation test, MTT(Methyl Thiazole Tetrazolium chloride) test and nanoindentation test have been used to examine. The results of Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) test for membrane prepared by solvent casting showed smooth morphology when added TiO2 nanoparticles indicating a good miscibility between PVA and TiO2. While membrane prepared by electrospinning showed small fibre diameter, this will provide a large surface area favourable for cell adhesion such as (PCL/CS+0.2TiO2)(PVA/CS+ZnO). The experimental results of the degradation test have been shown that the (PCL CS/ZnO) and (PVA/CS/ZnO) nanocomposite membranes have shown an improved degradation rate than the (PCL/CS) and (PVA/CS) because added nanoparticles. Degree of swelling test results, increases with an increased concentration of NPs (TiO2) or (ZnO) because when used nanoparticles results in higher swelling coefficient due to their larger specific surface areas which lead to higher diffusion of PBS(Phosphate Buffer Solution) through such surfaces. Contact Angle measurements result when nanoparticles added to the polymer as cast film convert the membrane from hydrophobic to hydrophilic such as increased hydrophilicity of (2%PCL+TiO2) compared with (2%PCL). While in case electrospun when increasing TiO2 NPs exhibit excellent hydrophilic properties, and can even reach the super hydrophilic level, whereas the water contact angle of blended nanofibers with the concentration of ZnO NPs was increased. The (PVA /CS+0.6ZnO) nanofibers have the highest hydrophobicity with contact angle. Antibacterial test results which that adding NPs (ZnO) and (TiO2) increased antibacterial activity with increasing NPs concentration and obtained the highest antibacterial zone of inhibition was recorded in E. coli when added drugs as an antibiotic (Rifampicin). MTT Test results from all membranes were found to be suitable for use as wound dressings for skin regeneration in tissue engineering and other biomedical applications. Nanoindentation Analysis indicated the hardness elastic modules behaviours, the results show improvement in mechanical properties when adding 0.2 from NPs (TiO2,ZnO) but decreased mechanical properties when adding (0.4,0.6), which that because the high surface energy of the nanoparticles causes them to aggregate easily, leading to poor dispersion in the polymer matrix. Taguchi method results Single -optimization of experimental - to optimize mechanical and biological properties design to achieve the lowest possible cost and variability and Multiple- optimization of response using weight-approach.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب