مطالعه سميت سلولي، خون سازگاري و خواص آنتي باكتريال داربست هاي كامپوزيتي بر پايه پلي كاپرولاكتون حاوي تتراسايكلين هيدروكلرايد براي كاربرد در مهندسي بافت استخوان

A study on cytotoxicity, hemocompatibility, and antibacterial properties of tetracycline hydrochloride-loaded PCL-based composite scaffolds for bone tissue engineering

اهداف: از آنجا كه يكي مشكلات مهم در ترميم استخوان احتمال بروز عفونت‌هاي باكتريايي است، در سالهاي اخير استفاده از داربست‌هاي نانوكامپوزيتي حاوي آنتي بيوتيك در كاربردهاي مهندسي بافت استخوان مورد توجه پژوهشگران زيادي واقع شده است. مواد و روش­ها: در اين پژوهش داربست­هاي كامپوزيتي پلي كاپرولاكتوني حاوي 10 درصد حجمي از نانوذرات دي اكسيد تيتانيم nm) 21~) و بيوگلاس µm) 6(~ به صورت فاقد دارو و نيز حاوي غلظتهاي 57/0 و 15/1 ميلي گرم بر ميلي ليتر داروي تتراسايكلين هيدروكلرايد به روش ريخته­ گري محلول جهت كاربرد در مهندسي بافت استخوان ساخته شدند. مشخصه­ يابي ساختاري با مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني روبشي و نيز طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز به منظور تأييد اتصال ذرات و دارو بر روي داربست انجام شد. همچنين بررسي سميت‌سنجي سلولي با استفاده از آزمون MTT و مطالعه خواص آنتي باكتريال با استفاده از روش نفوذ در چاهك آگار انجام شد. يافته­ ها: در اين مطالعه داربست­هاي پليمري و كامپوزيتي حاوي ذرات داروي توزيع شده بر سطح توليد شده­اند. همچنين مشاهده شد كه داربست­هاي كامپوزيتي بايوگلاس/ پلي كاپرولاكتون حاوي57/0 ميلي گرم بر ميلي ليتر تتراسايكلين علاوه بر خواص آنتي باكتريال مطلوب، ميزان قابل قبولي از زنده ماندن سلولها را دارند. نتيجه ­گيري: در نتيجه اين داربست­ها بالقوه مي ­توانند به ­عنوان داربستهاي مهندسي بافت با خاصيت آنتي باكتريال مورد توجه قرار گيرند.

Since one of the main problems in bone tissue repair is the bacterial infections, recently the development of drug-eluting nanocomposite scaffolds for bone regenerative medicine applications has attracted significant attention. In this study Polycaprolactone (PCL)-based composite scaffolds containing 10vol% of titanium dioxide nanoparticles (~21nm), and bioactive glass particles (~6µm), were prepared without drug and also loaded by Tetracycline hydrochloride (TCH) antibiotic (0.57, 1.15 mg/mL) through solvent casting method for bone tissue engineering applications. Structural characterizations based on Scanning Electron Microscopy (SEM), and FTIR analysis were utilized to study the chemical bonds of glass/ceramic particles, and antibiotic crystals on the surface. In addition, in vitro cytotoxicity, and antibacterial analysis were performed by MTT, and Agar well-diffusion assays, respectively. In this study polymeric and composite scaffolds were fabricated with TCH clusters decorated on the surface. It was shown that the bioactive glass/PCL scaffolds loaded by 0.57 mg/mL of TCH revealed significant antibacterial effect, despite the acceptable cell viability. These scaffolds seem to be of interest as a potential candidate in drug-eluting scaffolds for bone tissue engineering applications.