بررسي نقش متيل سلولز در ساختار هيدروژل حساس به گرما به‌عنوان سامانه قابلتزريق براي كاربرد در مهندسي بافت نرم: ساخت و شناسايي

Evaluation of methylcellulose role in thermosensitive hydrogel structure as injectable system for tissue engineering application: fabrication and characterization

يكي از چالش‌هاي پايهاي در مهندسي بافت، انتخاب نوع بسپار و طراحي ساختار مناسب براي هيدروژل‌ها است. در اين بررسي، براي ساخت بسترهاي هيدروژلي با قابليتتزريق، حساس به گرما، ويژگي فيزيكي و مكانيكي مشابه با بافت‌هاي نرم بدن، هيدروژل ان-ايزوپروپيل آكريل آميد/ اكريليك اسيد/ ان-اكريلوسوكسيناميد/2-هيدروكسياتيل متاكريلات‌پلي‌لاكتيد (NIPAAm/AAC/NAS/HEMAPLA) با روش بسپارش حلقه باز در نسبت‌هاي مولي متفاوت ساخته شد. هيدروژل گروه 1 با نسبت مولي10/5/5/80 به‌عنوان گروه ايده‌ال درنظر گرفته شد. براي بهبود ويژگي هيدروژل، متيل سلولز به گروه گفتهشده، افزوده شد (گروه4). ويژگي فيزيكوشيميايي، مكانيكي و زيستي هيدروژل‌ها نيز موردبررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد، نسبت مولي بسپارها در افزايش آب‌دوستي، تخلخل، كشساني مشابه با بافت نرم و بهبود تكثير سلولي، نقش مهمي را ايفا ميكند. حضور متيل سلولز نيز منجر به بهبود ويژگيهاي يادشده مي‌شود. هيدروژل‌هاي گروههاي 1 و 4 در مقايسه با گروه-هاي ديگر، به‌دليل آبدوستي بالاي 51 % و مدول كشساني مشابه با بافت قلب (بهترتيب 22/79 % و 1/68 كيلوپاسگال) و سازگاريزيستي بالاي 94 %، محيط ايده‌الي را براي بهبود فعاليت‌هاي سلولي ايجاد مي‌كنند. به نظر ميرسد هيدروژل‌هاي يادشده (گروه‌هاي1 و 4) توانايي پيروي از بافت‌هاي نرم مانند قلب را دارند و در روند ترميم و بازسازي مؤثر خواهند بود. از سوي ديگر، اين هيدروژل‌هاي قابلتزريق و حساس به گرما امكان مخلوطشدن يكنواخت سلول‌ها و عاملهاي رشد را فراهم ميكنند و ميتوانند در سلول درماني بافتهاي نرم نيز كاربردي باشند.

One of the challenges in tissue engineering is polymer material selection and design of a suitable structure for hydrogels. In this study, N-isopropylacrylamide/Acrylic acid/N-Acryloxysuccinicimide/2-Hydroxyethyl methacrylate-poly lactide hydrogel (NIPAAm/AAC/NAS/HEMAPLA) was prepared with various molar ratio by ring-opening polymerization method to fabricate hydrogel substrate with properties of injectability, thermosensitive, physical and mechanical similar of soft tissues. The hydrogel with the ratio of 80/5/5/10 was selected as ideal groups (group 1). Methylcellulose was also used in the hydrogel structure to improve quality of the hydrogel (group 4). Then, the physicochemical, mechanical and biological properties of the hydrogels were evaluated. The results showed, molar ratio of polymers not only plays an important role in enhancing hydrophilicity, porosity, elastic modulus-like soft tissues, and cell proliferation, but also the presence of methyl cellulose lead to the improvement of the mentioned properties. So that, hydrogels of groups 1 and 4 provide an ideal environment for improving cellular activities due to hydrophilicity of more than 51%, elastic modulus-like cardiac tissues (68.1 kPa and 79.22 kPa, respectively), biocompatibility above 90%, with compared to other groups. It seems that the mentioned hydrogels (1 and 4 groups) can imitate soft tissue properties such as cardiac and be effective to regenerate and repair. In the other hand, these thermosensitive and inject ability hydrogels lead to a uniform mixing of cells and growth factors, as well as can apply to the cell therapy of soft tissue.