Νανοϊνώδη ικριώματα Πολυκαπρολακτόνης ενσωματωμένα με νανοσωματίδια Αργύρου με την electrospray deposition με την electrospray deposition (esd) τεχνική:
Creators: name: Σφακιανού, Παναγιώτα Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Νανοϊνώδη Ικριώματα Πολυκαπρολακτόνης
Ιστική Αναγέννηση
Χονδροαρθρίτιδα
Nanofibrus Polycaprolactone scaffolds
Tissue Engineering
Chondrocytes arthritis

description: Η Πολυκαπρολακτόνη είναι ένα σύνθετο βιοαποικοδομήσιμο πολυμερές, που ανήκει στην κατηγορία των αλειφατικών πολυεστέρων, κρυσταλλώνεται εύκολα είναι σκληρή και εύκαμπτη, με αργό ρυθμό βιοαποικοδόμισης. Επιπλέον, οι μηχανικές ιδιότητες του πολυμερούς αυτού μπορούν να ρυθμιστούν και να σχεδιαστούν ανάλογα με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά, καθιστώντας την ένα πολλά υποσχόμενο υποψήφιο συνθετικό πολυμερές για την επιδιόρθωση και αναγέννηση ιστών, κυρίως σε ορθοπεδικές εφαρμογές.Τα Νανοσωματίδια Αργύρου επιλέχθηκαν για εμπλουτισμό των νανοϊνώδων ικριωμάτων, λόγω της αντιμικροβιακής τους ιδιότητας. Επίσης αυξάνουν την τραχύτητα της επιφανείας, και κατά συνέπεια αυξάνουν την υδροφοβικότητά της, και επηρεάζουν έντονα την κυτταρική πρόσφυση, ανάλογα με το μέγεθος, τη μορφολογία, το σχήμα, το φορτίο, την αντιδραστικότητά τους, τη λειτουργικότητά τους και την δημιουργία ή μη συσσωματωμάτων. Απώτερος σκοπός ήταν η δημιουργία ενός βιομιμητικού νανοϊνώδους περιβάλλοντος που να προσομοιάζει την Εξωκυττάρια Θεμέλια Ουσία (ECM) του αρθρικού χόνδρου κι επομένως να προάγει την πρόσφυση και πολλαπλασιασμό των χονδροκυττάρων και ουσιαστικά τη δημιουργία εκ νέου χονδρικού ιστού. Οι electrospun πολυμερικές νανοΐνες έχουν πολλές εξαιρετικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένων των μικρών διαμέτρων, τη μεγάλη ειδική επιφάνεια, ένα υψηλό βαθμό δομικής τελειότητας και τις προκύπτουσες ανώτερες μηχανικές ιδιότητες. Επιπροσθέτως, οι nonwoven πολυμερείς δομές προσφέρουν μια μοναδική ικανότητα να ελέγχουν τα μεγέθη των πόρων μεταξύ των ινών. Σε αυτή την εργασία, χρησιμοποιήθηκε η Πολύ-καπρολακτόνη (Poly-caprolactone, PCL), σε διάφορες συγκεντρώσεις (20%, 25% και 30%), με διάφορους διαλύτες (90% οξικό οξύ και χλωροφόρμιο/μεθανόλη σε αναλογία(3:1)). Η βελτιστοποίηση των συνθηκών ανάπτυξης των ικριωμάτων, αποδείχτηκε πως αφορά κυρίως τη συγκέντρωση του πολυμερούς, το είδος του διαλύτη, την απόσταση βελόνας-συλλέκτη, την εφαρμοζόμενη τάση και το ρυθμό ροής.Ο χρόνος ανάπτυξης των ικριωμάτων έγινε για μια ώρα, για να μπορούν τα αποτελέσματα να είναι συγκρίσιμα μεταξύ τους. Ο δομικός/μορφολογικός/τοπογραφικός χαρακτηρισμός των ικριωμάτων, έγινε με την Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) και την Σαρωτική Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων (AFM) και η αξιολόγηση της διαβροχής (wettability) τους με τη μέτρηση γωνίας διαβροχής (ContactAngle, CA). Η μηχανική αντοχή τους μελετήθηκε με τη μέθοδο του Nanoindentation.Τα ικριώματα πολυκαπρολακτόνης παρουσίασαν υδρόφοβη συμπεριφορά, με αύξησή της με την προσθήκη των Νανοσωματιδίων Αργύρου. Το μέγεθος και η ταυτοποίηση των Νανοσωματιδίων Αργύρου έγινε με Περίθλαση ακτινών-Χ, η οποία επαλήθευσε την ύπαρξή τους. Τα ικριώματα μελετήθηκαν, επίσης, ως προς την βιολογική απόκριση τους σε κυτταρικές σειρές. Ειδικότερα, η κυτταρική σειρά L929s (αθανατοποιημένη κυτταρική σειρά ινοβλαστών ποντικού) καλλιεργήθηκε στην επιφάνεια των ικριωμάτων για δυο χρονικά διαστήματα (24hrs, 3 και 7 μέρες), κι έγινε ποσοτική εκτίμηση των κυττάρων που αναπτύχθηκαν με την εφαρμογή του ΜΤΤ πρωτόκολλου. Για την ολοκλήρωση της κυτταρικής μελέτης ελήφθησαν εικόνες με την Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM). Επιλέχθηκαν κάποια δείγματα ικριωμάτων σαν τα βέλτιστα, στα οποία έγινε καλλιέργεια με ανθρώπινα χονδροκυττάρα, με την ίδια διαδικασία που ακολουθήθηκε και για τα κύτταρα των ινοβλαστών. Η τελευταία αυτή κυτταρική μελέτη συμπληρώθηκε και πάλι με εικόνες με την Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM). Στις ομάδες των δειγμάτων, τη μεγαλύτερη κυτταρική βιωσιμότητα παρουσίασε το 30% PCL in chloroform/methanol στην ελάχιστη απόσταση βελόνας-συλλέκτη (5cm). Τα ικριώματα με Νανοσωματίδια Αργύρου σημείωσαν μικρότερη βιωσιμότητα. Τα πολυμερικά νανοϊνώδη ικριώματα, επιδεινκύουν μεγάλη βιοσυμβατότητα, καθότι αποτελούνται από δομικά στοιχεία που αναγνωρίζονται από τα κύτταρα.
description: Polycaprolactone is a biodegradable polymer composite, which belongs to the class of aliphatic polyesters, is easily crystallized, tough and flexible, with slow biodegradation. Moreover, the mechanical properties of this polymer can be configured and designed according to the desired characteristics, making it a promising candidate synthetic polymer for tissue repair and regeneration, mostly in orthopedic applications. Silver nanoparticles were selected for enrichment of nanofibrous scaffolds because of their antimicrobial properties. Also they increase the surface roughness, and consequently increase the hydrophobicity , and strongly influence cell adhesion, depending on the size, morphology, shape, charge, reactivity, functionality and creating aggregates or not. The ultimate objective was to create a biomimetic nanofibrous environment which simulates the extracellular matrix (ECM) of the articular cartilage and therefore promote the adhesion and proliferation of chondrocytes and essentially creating new cartilage tissue. The electrospun polymer nanofibers have many excellent properties, including small diameters, the large specific surface, a high degree of structural perfection and superior mechanical properties. Additionally, the nonwoven polymeric structures offer a unique ability to control pore sizes between the fibers. In this work, polycaprolactone (Poly-caprolactone, PCL) was used, at various concentrations (20 %, 25 % and 30 % ) in various solvents (90 % acetic acid and chloroform / methanol in the ratio (3:1 ) ). The optimization of growth conditions of scaffolding, proved to essentially concern the polymer concentration, the type of solvent, the distance of needle - collector, the applied voltage and the flow rate. The development time of the scaffolds was for one hour, for the results to be comparable. The structural/ morphological/ topographical characterization of scaffolds, made by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Scanning Atomic Force Microscopy (AFM) and the evaluation of wettability by measuring the Contact Angle, CA. The mechanical strength was studied by the method of Nanoindentation. The polycaprolactone scaffolds showed hydrophobic behavior, increasing with the addition of silver nanoparticles . The size and identification of silver nanoparticles was done by X-ray diffraction, which revealed their existence. The scaffolds were studied also on the biological response in cell lines. Specifically, the cell line L929s ( immortalized fibroblast cell line isolated from fibrosarcoma cells ) was cultured on the surface of scaffolds for two intervals (24hrs, 3and 7 days ), and became a quantitative estimation of the cells grown with the application of MTT protocol. To complete the cellular study, images were taken by Scanning Electron Microscopy (SEM). Some samples were selected as optimal scaffolds, which was cultured with human chondrocytes, with the same procedure as with the fibroblast cells. The latter study cell filled again with images using Scanning Electron Microscopy (SEM). In the groups of samples, the largest cell viability showed the 30% PCL in chloroform / methanol to the minimum distance needle - collector (5cm). Scaffolds with silver nanoparticles showed less viability. Polymeric nanofibrous scaffolds show high biocompatibility, as consisting of components that are recognized by the cells.