سنتز و ارزيابي سميت سلولي هيدروژل هيبريدي مبتني بر كيتوزان و نانو كامپوزيت Ph.ZnO@HAP

Synthesis and evaluation of cytotoxicity of hybrid hydrogel based on chitosan and Ph.ZnO@HAP nanocomposite

در اين مطالعه، به منظور بهبود خواص فيزيكي-شيميايي و كاربرد زيستي هيدروژل كيتوزان، از نانوكامپوزيت ZnO@HAP پوشش يافته با تركيبات فنولي (Ph.ZnO@HAP) استفاده شد. نخست، تركيبات فنولي از غلاف سبز گردو استخراج شده، سپس سنتز نانوكامپوزيت Ph.ZnO@HAP با كمك عصاره فنولي، با استفاده از روش هيدروترمال انجام شد. همچنين هيدروژل كيتوزان با استفاده از NaHCO3 در دماي 37 درجه سانتي گراد تهيه شد. هيدروژل هاي هيبريدي مبتني بر كيتوزان و نانوكامپوزيت Ph.ZnO@HAP به روش مشابه تهيه شده و با استفاده از آناليز طيف سنج مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) مشخصه يابي شدند. خواص آنتي اكسيداني، سميت سلولي و قدرت القاء تمايز استخواني هيدروژل هاي هيبريدي به ترتيب با استفاده از آزمون هاي DPPH، MTT و سنجش آنزيم آلكالين فسفاتاز سنجيده شد. بر اساس نتايج طيف هاي FTIR، تصاوير FESEM، طيف سنجي انرژي پرتوايكس (EDX) و پتانسيل زتا، نانوكامپوزيت هاي Ph.ZnO@HAP داراي مورفولوژي ميله اي با پوششي از تركيبات فنولي بر سطح و بار سطحي منفي مي باشند. علاوه براين، نتايج آزمون DPPH نشان داد كه خواص آنتي اكسيداني نانوكامپوزيت در يك روند وابسته به غلظت افزايش مي يابد. در تصاوير FESEM از هيدروژل هاي هيبريدي كيتوزان با غلظت هاي مختلف Ph.ZnO@HAP مشاهده شد كه هيدروژل هاي هيبريدي داراي ساختار شبكه اي منظم تري نسبت به هيدروژل كيتوزان مي باشند. همچنين هيدروژل هاي هيبريدي داراي خاصيت آنتي اكسيداني بوده و با افزايش غلظت نانوكامپوزيت در ساختار هيدروژل، خاصيت آنتي اكسيداني افزايش مي يابد. مطالعات زيستي نشان داد كه سميت سلولي هيدروژل هاي هيبريدي بر سلول هاي شبه-استئوبلاست (Saos-2) كمتر از هيدروژل كيتوزان مي باشد و پتانسيل بالاتري در القاء استئوژنز (استخوان سازي) نسبت به هيدروژل كيتوزان خالص دارند.

In this study, phenolic compounds-coated ZnO@HAP nanocomposite (Ph.ZnO@HAP) was synthesized and used to improve the physical and chemical properties of chitosan hydrogel for biological application. At first, the phenolic compounds were extracted from walnut green hulls. The synthesis of Ph.ZnO@HAP nanocomposite was performed with the assistance of extracted phenols using a hydrothermal method. Chitosan hydrogel was also prepared using NaHCO3 at 37°C. Hybrid hydrogels based on chitosan and Ph.ZnO@HAP nanocomposite were prepared in a similar way and then characterized by fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). The antioxidant property, cytotoxicity, and osteogenesis of hybrid hydrogels were measured using DPPH radical scavenging method, MTT, and alkaline phosphatase enzyme assay, respectively. The FTIR spectra, FESEM images, EDX spectrum, and Zeta potential data showed that Ph.ZnO@HAP nanocomposites synthesized successfully with rod-like morphology, phenolic compounds coated on the surface and a negative particle surface charge. The results of DPPH experiment showed that the antioxidant property of the nanocomposite material increased in a concentration-dependent manner. The FESEM images of chitosan hybrid hydrogels with different concentrations of embedded Ph.ZnO@HAP nanocomposite showed that hybrid hydrogels have a more uniform porous structure, compared to the chitosan hydrogel. Moreover, by an increase in the nanocomposite concentration in the structure of hybrid hydrogels, the antioxidant property augmented. The results of the biological studies showed that the cytotoxicity of hybrid hydrogels on osteoblast-like cells (Saos-2) is lower than that of chitosan hydrogel. Also, hybrid hydrogels showed the higher potential in induction of osteogenesis than chitosan hydrogels.