مطالعه ميزان تغييرات مدول يانگ و مقاومت شكست در ساختارهاي كامپوزيت پليمري دوتايي بر پايه‌ي پلي‌يورتان براساس بارگذاري تنش-كرنش جهت كاربرد در مهندسي بافت عروق خوني

Study of the Young's modulus and failure strength of binary polymer composite structures based on polyurethane based on stress-strain curve for tissue engineering vascular graft application

بيماري مربوط به عروق كرونر قلب از مهم‌ترين بيماريهاي قلبي و عروقي است. پيوند اتوگرافت درمان متداول اين بيماريست كه در بسياري از بيماران به‌دلايل مختلف قابل استفاده نيست. از ‌اين رو داشتن جايگزين‌هاي مطلوب در اين زمينه امري اجتناب‌ناپذير است. مهندسي بافت در مقياس نانو مي‌تواند منجر به توسعه‌ي جايگزين‌هاي زيست‌سازگار گردد و عملكرد بافت آسيب‌ديده را تا حدامكان حفظ كرده و يا بهبود بخشد. مهندسي بافت عروق خوني مي‌تواند به‌عنوان يك نگرش اميدواركننده جهت ساخت عروق مصنوعي مطرح شود. ساختارهاي نانواليافي به دليل توانايي بالا در شبيه‌سازي ماتريس برون‌سلولي (ECM) و ايجاد تطابق بين خواص مكانيكي در داربست‌هاي رگي مصنوعي با عروق طبيعي، به‌عنوان بسترهاي بالقوه جهت كاربردهاي مهندسي بافت عروق مطرح مي‌شوند. هدف اصلي پژوهش پيش‌رو ساخت و بهبود خواص مكانيكي داربست‌هاي رگي مصنوعي با ساختارهاي كامپوزيت دوتايي، با استفاده از نانوالياف پليمرهاي پلي‌يورتان، پلي‌اتيلن‌ترفتالات و پلي‌كاپرولاكتون، به روش الكتروريسي آميخته مي‌باشد. تمام ساختارها از نظر ريخت‌شناسي (SEM، FTIR) خواص مكانيكي (تنش، كرنش، مدول‌يانگ) مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند. محدوده‌ي تغييرات تنش و مدول يانگ در ساختارهاي PCL/PU و PET/PU به‌ترتيب 0/39 ± 2/66 تا 3/20 ±19/05 و 0/09± 3/18 تا 3/42 ± 23 مگاپاسكال به‌دست آمده است. همچنين محدوده تغييرات ميانگين قطر الياف و تخلخل در ساختارهاي كامپوزيتي به ترتيب (94 ± 343 تا 83 ± 382 نانومتر) و (3/12 ± 58/60 تا 1/70 ± 81/0 درصد) گزارش شده است. بررسي ساختار و خواص مكانيكي داربست‌هاي ساخته شده نشان مي‌دهد ساختار كامپوزيتي طراحي شده و بخصوص ساختار PET/PU مي‌تواند دستاورد مناسبي جهت كاربردهاي مهندسي بافت عروق خوني باشد

The artery diseases such as the coronary arteries are of the important cardiovascular diseases. The autograft as a common surgical is the main treatment for this problem, but in many patients, the autografts are not. So, due to a large number of requirements, it needs to find suitable replacements for diseases of blood vessels. Tissue engineering at the nanoscale level is a promising approach to the design and fabrication of artificial blood vessels. Nanomaterial structures are highly contributive in tissue engineering vascular scaffolds (TEVS) due to their ability in mimicking the nanoscale dimension of the natural extracellular matrix (ECM) and the existing mechanical match between the native vessel and the scaffold. The aim of this research was developing and mechanically improving nano-fibrous composite scaffolds using blend electrospinning methods with different ratios of the polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU) and polycaprolactone (PCL). The morphological and mechanical properties all structures were evaluated using SEM, FTIR and tensile properties. The neat and composite structures were completely intact with randomly oriented fibers and without any beads. Results showed that the average fiber diameter, porosity, stress and Young’s modulus changes’ range in composite structures (PCL/PU and PET/PU) obtained 343 ± 94 to 382 ± 83 nm, 58.6 ± 3.12 to 81 ± 1.7 %, 2.66 ± 0.39 to 19.05 ± 3.2 MPa and 3.18 ± 0.09 to 41.4± 3.31 MPa, respectively. The fabricated scaffolds and especially PET/PU structure exhibited suitable mechanical and biological properties and clinical requirements as a small-diameter vascular graft.