Synthesis and characterization of fiber reinforced polymer scaffolds based on natural fibers and polymer for bone tissue engineering application

اخيراً مواد و روش هاي متنوعي براي مهندسي بافت استخوان مورد مطالعه قرار گرفته است. از ميان سامانه هاي مطالعه شده، پليمرهاي تقويت شده با الياف (FRP) ساختارهاي مناسبي به نظر مي رسند. با بكارگيري منابع جديدي از پليمرهاي قابل جذب و زيست سازگار در اين قالب، نسل جديدي از داربست ها براي بكارگيري در مهندسي بافت، پا به عرصه گذاشته است. از ابريشم به عنوان يكي از پر آوازه ترين الياف طبيعي، با خواص مكانيكي و زيستي بي نظير براي ساخت سامانه هاي FRP استفاده شده است. در اين پژوهش داربست هايي از تلفيق پليمر فيبرويين ابريشم و الياف طبيعي ابريشم ساخته شدند كه در آن زمينه متخلخل از فيبرويين و الياف تقويت كننده از ابريشم طبيعي بودند. داربست هاي FRP با روش خشكاندن انجمادي تهيه شدند. ريزساختار داربست ها توسط ميكروسكپ الكتروني روبشي بررسي شد و ساختاري يكنواخت را نشان داد. خواص مكانيكي از جمله مدول فشاري و استحكام داربست ها داربست ها نيز اندازگيري شد. نتايج نشان داد استحكام و مدول فشاري داربست ها تقويت شده با الياف سه برابر داربست هاي خالص ابريشمي و در حدود 6/3 مگاپاسكال است. زيست سازگاري و چسبندگي استيوبلاست ها در شرايط بيرون تني توسط آزمون MTT سنجيده شد كه هيچ گونه سميت سلولي را نشان نداد. بر اساس تصاوير SEM و يافته هاي بيولوژيكي مي توان گفت داربست هاي معرفي شده محيط مناسبي را براي چسبندگي استيوبلاست ها فراهم كرده اند.

A wide range of materials and scaffolding fabrication methods for bone tissue engineering have been explored recently. Fiber reinforced polymers (FRP) system appears to be a suitable system. By the exclusive use of biocompatible or bio-absorbable polymers and fibers, novel generation of scaffolds for applications in tissue engineering can be prepared. Mulberry Silk as highlighted natural fiber with its specific economic, mechanical and biological properties has been used for fabrication FRP scaffolds. In this study FRP scaffolds prepared by a combination of silk fibroin polymer, which is another configuration of silk fibers as a porous matrix and silk fibers as the reinforcement element. FRP scaffolds have been fabricated by the freeze-drying method. Microstructure has been analyzed by scanning electron microscopy and the results show an integrative structure. Mechanical properties have been evaluated by universal testing machine. Compressive mechanical modules as well as strength of FRP scaffolds increased about three times in magnitude in comparison with pure fibroin scaffolds. FRP scaffolds had a compressive module of ~3.6 MPa. Osteoblast viability and attachment on FRP scaffolds were investigated in vitro by MTT assay, which showed no cytotoxic response. Additionally, based on SEM results it is concluded that FRP scaffolds provide a good environment for osteoblast attachment.