دانلود پروژه:ساخت و ارزیابی عملکرد زیست واکنش‌گاه فلاسک لرزان برای مهندسی بافت استخوان با استفاده از داربست های نانوالیاف چندلایه‌ای

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                          صفحه

فصل اول- مقدمه

1-1 مقدمه 2

1-2 اهداف پژوهش 7

1-3 ترتیب نگارش پایان‌نامه 7

فصل دوم- مروری بر ادبیات موضوع

2- مهندسی بافت استخوان 10

2-1 استخوان 10

2-1-1 خواص مکانیکی استخوان 11

2-1-2 ساختار استخوان 11

2-1-3 ساختارسلولی استخوان 13

2-1-3-1 استئوبلاست‌ها 13

2-1-3-2 استئوسیت‌ها 14

2-1-3-3 استئوکلاست‌ها 14

2-1-4 ساختار مولکولی استخوان 15

2-2 تاریخچه 16

2-3 رویکردهای مهندسی بافت استخوان 18

2-4 منابع سلولی برای مهندسی بافت استخوان 21

2-5 داربست‌ها در مهندسی بافت استخوان 25

2-5-1 داربست‌های سه بعدی درشت متخلخل و روش‌های ساخت آن‌ها 28

2-5-2 روش‌های ساخت داربست‌های نانوساختار 30

2-5-2-1 روش‌ الکتروریسی 32

2-6 زیست واکنش‌گاه‌ها برای توسعه بافت 34

2-6-1 زیست واکنش‌گاه‌های مورد استفاده در مهندسی بافت استخوان 39

2-6-1-1 زیست واکنش‌گاه پرفیوژن 39

2-6-1-2 زیست واکنش‌گاه فلاسک همزن‌دار 42

2-6-1-3 زیست واکنش‌گاه دیواره چرخان 44

2-6-1-4 زیست واکنش‌گاه چرخان دو محوری 47

2-6-2 مقایسه‌ کارکرد زیست واکنش‌گاه‌های مورد استفاده در مهندسی بافت استخوان 47

فصل سوم- مواد و روش‌ها

3-1 مقدمه 55

3-2 مواد مورد استفاده 55

3-3 تجهیزات مورد استفاده 58

3-3-1 ساخت زیست واکنش‌گاه فلاسک چرخان 59

3-4  روش ها 61

3-4-1 تهیه نانوالیاف با روش الکتروریسی 61

3-4-2 بررسی شکل‌شناسی داربست نانوالیاف تولیدی 64

3-4-3 اصلاح سطحی با پلاسما 64

3-4-4 تکثیر و تمایز برون تنی سلول‌های بنیادی مزانشیمی جنینی به سلول‌های استخوانی 65

3-4-4-1 تهیه و آماده‌سازی سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC) 65

3-4-4-2 آماده سازی داربست‌ها برای کشت سلولی 66

3-4-4-3 کشت سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC) بر روی داربست‌ها 66

3-4-4-4 کشت سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC) درون زیست واکنش‌گاه فلاسک چرخان 68

3-4-5 بررسی تکثیر و تمایز برون تنی سلول‌های بنیادی مزانشیمی جنینی به استخوان 68

3-4-5-1 ارزیابی میزان تکثیر سلول‌های مزانشیمی انسانی 68

3-4-5-2 بررسی شکل ظاهری سلول‌های مزانشیمی انسانی بر روی داربست‌ها 69

3-4-5-3 اندازه گیری میزان کلسیم تولید شده برای بررسی استخوان‌زایی 70

3-4-5-4 اندازه گیری فعالیت آلکالین فسفاتاز برای بررسی میزان استخوا‌ن‌زایی 71

3-4-5-4-1 روش تهیه محلول ریپا 71

3-4-5-5 اندازه گیری میزان کل پروتئین موجود 72

3-5 بررسی اثر تنش بر روی داربست‌های تک لایه حاوی سلول 72

فصل چهارم- نتایج و بحث

4-1 مقدمه 75

4-2 بررسی تشکیل داربست‌های نانوالیاف تولیدی با روش الکتروریسی 75

4-3 بررسی اثر کشت سلولی بر روی داربست‌های چندلایه‌ای درون زیست‌ واکنش‌گاه 77

4-3-1 نتایج آزمون زیست سازگاری 77

4-3-2 شکل‌شناسی سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان بر روی داربست‌ها 79

4-3-3 بررسی شاخص‌های استخوانی 80

4-3-3-1 میزان پروتئین کل سلول 80

4-3-3-2 فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز 81

4-3-3-3 رسوب مواد معدنی کلسیم 83

4-4 بررسی اثر تنش بر کشت سلولی بر روی داربست‌های‌ تک‌لایه‌ درون ظروف 12 خانه‌ای 86

4-4-1 نتایج آزمون زیست‌سازگاری 86

4-4-2 بررسی شاخص‌های استخوانی بر روی داربست‌های تک لایه 88

4-4-2-1 رسوب مواد معدنی کلسیم 88

4-4-2-2 میزان پروتئین کل سلول 89

4-4-2-3 فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز 89

فصل پنجم– نتيجه‌گيري و پیشنهادها

5-1 جمع بندی و نتيجه‌گيري 92

5-2 پیشنهادها برای پژوهش‌های آینده 94

مراجع 95

 

فهرست شکل‌ها

عنوان                                                                                                          صفحه

شکل 2-1 ساختار استخوان فشرده و اسفنجی……………………………………………………………………………… 12

شکل 2-2 ساختار سلولی استخوان ………………………………………………………………………………………………. 15

شکل 2-3 نمایی از مهندسی بافت ……………………………………………………………………………………………….. 17

شکل2-4 بازسازی استخوان ………………………………………………………………………………………………………….. 20

شکل2-5 سلول‌های بنیادی جنینی و قابلیت تکثیر و تمایز آنها ………………………………………………… 22

شکل 2-6 نمایی از الکتروریسی، شامل پمپ، سرنگ تزریق محلول بسپار و صفحه جمع کننده.. 32

شکل 2-7 قسمت‌های مختلف یک سامانه زیست واکنش‌گاهی ………………………………………………….. 37

شکل 2-8 سامانه‌های کشت سلولی استفاده شده در مهندسی بافت و سامانه مینی پرم …………… 39

شکل2-9 نمایشی از زیست واکنش‌گاه پرفیوژن و نمای واقعی آن و اتاق داربست پرفیوژن ……… 41

شکل2-10 الف) تصویری از زیست واکنش‌گاه فلاسک همزن‌دار ب) بررسی تکثیر سلولی ج) بررسی تمایز سلول‌ها، زیست واکنش‌گاه پرفیوژن (راه راه روشن)، زیست واکنش‌گاه فلاسک همزن‌دار (سیاه)، کشت ایستا (راه راه تیره)، زیست واکنش‌گاه ظرف چرخشی (خاکستری) …………………….. 44

شکل2-11 یک تصویر مجازی و نمای واقعی از زیست واکنش‌گاه دیواره چرخان ……………………… 45

شکل2-12 الف) بررسی تکثیر سلولی ب) بررسی تمایز سلول‌ها، در زیست واکنش‌گاه فلاسک همزن‌دار (سیاه)، کشت ایستا (راه راه تیره)، زیست واکنش‌گاه دیواره چرخان (سفید) ………………. 46

شکل2-13 نمای مجازی و نمای واقعی زیست واکنش‌گاه چرخان دو محوری ………………………….. 47

شکل2-14 الف) تصاویر ریزبین الکترونی روبشی داربست‌های درشت متخلخل PCL-TCP، داربست‌های مورد استفاده، استوانه‌ای با قطر و ارتفاع 10 میلی‌متر هستند (ب و ج) مقایسه زیست واکنش‌گاه BXR با سه سامانه زیست واکنش‌گاه SF، پرفیوژن و RWV به ترتیب، گسترش سریع‌تر سلولی و سطح تمایز استئوژنیک کشت شده (میزان کلسیم تولید شده) ……………………………………. 48

شکل2-15 راه‌کار BTE با استفاده از hfMSC و کارایی آن برای بازسازی نقص با اندازه بحرانی….53

شکل 3-1 نمایی از زیست واکنش‌گاه فلاسک چرخان ساخته شده ……………………………………………. 60

شکل 3-2 نمایی از زیست واکنش‌گاه‌های فلاسک چرخان بر روی همزن ………………………………….. 60

شکل 3-3 نمایی از فرآیند الکتروریسی و تهیه داربست نانوالیاف ……………………………………………….. 61

شکل 3-4 سامانه الکتروریسی مورد استفاده در پژوهش ……………………………………………………………… 63

شکل 4-1 تصاویر SEM داربست PCL/nHA در دو تولید مجزا ………………………………………………… 76

شکل 4-2 نتایج آزمون MTT برای کشت ایستا و درون زیست واکنش‌گاه در طول دوره زمانی 21 روزه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 78

شکل 4-3 تصاویر SEM داربست PCL/nHA همراه با سلول، 14 روز پس از کشت درون زیست واکنش‌گاه (الف و ب) تصویر سلول ج) بلور کلسیم تشکیل شده ………………………………………………… 80

شکل 4-4 منحنی استاندارد پروتئین کل …………………………………………………………………………………….. 81

شکل 4-5 نتایج بررسی آنزیم آلکالین فسفاتاز برای کشت ایستا و زیست واکنش‌گاه ………………… 82

شکل 4-6 منحنی استاندارد کلسیم ……………………………………………………………………………………………… 83

شکل 4-7 مقایسه‌ی میزان رسوب کلسیم‌دار روی لایه‌های داربست در دو حالت کشت ایستا و زیست واکنش‌گاه …………………………………………………………………………………………………………………………… 84

شکل 4-8 نتایج حاصل از آزمون MTT بر روی داربست‌های تک لایه PCL و PCL/nHA در کشت ایستا و پویا (ظروف 12 خانه‌ای) …………………………………………………………………………………………………… 87

شکل 4-9 نتایج میزان رسوب کلسیم در داربست‌های تک لایه‌‌‌ی PCL و PCL/nHA در دو حالت ایستا و پویا (داخل ظروف 12 خانه‌ای) …………………………………………………………………………………………. 89

شکل 4-10 نتایج فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در داربست‌های تک لایه‌‌‌ی PCL و PCL/nHA در دو حالت ایستا و پویا (داخل ظروف 12 خانه‌ای) …………………………………………………………………………. 90

شکل 5-1 نمای کلی از پژوهش انجام گرفته در مهندسی بافت استخوان ………………………………….. 93

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                          صفحه

جدول 2-1 مقایسه روش بر پایه عامل رشد با روش بر پایه سلولی …………………………………………….. 19

جدول 3-1 مشخصات مواد مورد استفاده …………………………………………………………………………………….. 56

جدول 3-2 مشخصات تجهیزات مورد استفاده …………………………………………………………………………….. 58