Παρασκευή και μελέτη καινοτόμων τρισδιάστατα εκτυπωμένων ικριωμάτων τροποποιημένης χιτοζάνης με μεσοπορώδη νανοσωματίδια βιοενεργού γυαλιού ως αιμοστατικά προϊόντα
Creators: name: Μάτσεκ, Νικόλαος Ιωσήφ Γκερντ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2025
Subjects: Χιτοζάνη
Αιμόσταση
Τρισδιάστατη εκτύπωση
Chitosan
Hemostasis
3D Printing

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρασκευάστηκαν νανοσύνθετα αιμοστατικοί σφουγγάρια, που περιλαμβάνουν τροποποιημένους σπόγγους χιτοζάνης, ζελατίνη και ανόργανα νανοπρόσθετα. Η τροποποιημένη χιτοζάνη συντέθηκε μέσω μιας αντίδρασης διασύνδεσης βάσης Schiff μεταξύ χιτοζάνης και οξειδωμένης κυτταρίνης. Στη συνέχεια, ζελατίνη και νανο-πρόσθετα (70SiO2-xCaO-xCeO) ενσωματώθηκαν στην τροποποιημένη μήτρα χιτοζάνης για να προωθήσουν τις αντιβακτηριακές, αντιοξειδωτικές, αιμοστατικές και επουλωτικές ικανότητες των σπόγγων που προέκυψαν. Οι συνθετικές και μορφολογικές αναλύσεις διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier (FTIR) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) αντίστοιχα, επιβεβαιώνοντας τη χημική δομική και πορώδη μορφή τους. Επιπλέον, διεξήχθη εκτενής έρευνα για την κρυσταλλικότητα, τη συμπεριφορά διόγκωσης, τις μηχανικές ιδιότητες και την υδρολυτική σταθερότητα για να παρουσιαστούν τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά αυτών των καινοτόμων βιοϋλικών. Η in vitro αξιολόγηση πήξης διεξήχθη χρησιμοποιώντας το χαρακτηρισμό του χρόνου πήξης του αίματος (BCT). Τα αποτελέσματα κατέδειξαν αναμφίβολα τα μεγάλα χαρακτηριστικά αυτών των συνεργιστικών νανοσύνθετων σπόγγων χιτοζάνης, συμπεριλαμβανομένης της εξαιρετικής ικανότητας απορρόφησης νερού, της ενισχυμένης μηχανικής αντοχής, της σταθερότητας στην υδρόλυση και της καλοήθους κυτταροτοξικότητας. Επιπλέον, παρουσιάστηκε η αιμοστατική ικανότητα, υποδεικνύοντας την προσκόλληση/ενεργοποίηση των αιμοπεταλίων στους σπόγγους, σχηματίζοντας ισχυρούς θρόμβους αίματος. Στη συνέχεια, η υδρογέλη με τις καλύτερες βιολογικές ιδιότητες επιλέχθηκε και χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή τρισδιάστατων δομών (πορώδη ικριώματα) με την τεχνική της 3D εκτύπωσης. Ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων, καθώς και οι βιολογικές μελέτες των ικριωμάτων, απέδειξαν ότι είναι κατάλληλα για την προώθηση της αναγέννησης ενός νέου υγιούς δερματικού ιστού. Αυτά τα ευρήματα υπογραμμίζουν τη δυνατότητα αυτών των υλικών ως υποσχόμενων υποψηφίων για θεραπεία έκτακτης ανάγκης τραύματος σε πολιτικά και στρατιωτικά περιβάλλοντα, προσφέροντας σημαντικές προόδους στην αιμοστατική διαχείριση.
description: Nanocomposite hemostatic sponges, comprising modified chitosan sponges, gelatin, and inorganic nanoadditives were prepared. Modified chitosan was synthesized through a Schiff base crosslinking reaction between chitosan and oxidized cellulose. Subsequently, gelatin and nano additives (70SiO2-xCaO-xCeO) were incorporated into the modified chitosan matrix to promote the antibacterial, antioxidant, hemostatic, and wound-healing capabilities of the resultant sponges. Compositional and morphological analyses were conducted using Fourier-transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy respectively, confirming their chemical structural and porous form. Additionally, comprehensive research of crystallinity, swelling behavior, mechanical properties, and hydrolytic stability was undertaken to present the physicochemical attributes of these innovative biomaterials. In vitro coagulation assessment was performed utilizing blood clotting time (BCT). The results unequivocally demonstrated the great attributes of these synergistic nanocomposite chitosan sponges, including exceptional water-absorption capacity, enhanced mechanical strength, stability to hydrolysis, and benign cytotoxicity. Moreover, the hemostatic capability was featured, indicating the adhesion/activating of platelets on the sponges, forming robust blood clots. Then, the hydrogel with the best biological properties was selected and used to manufacture 3D structures (porous scaffolds) with the 3D printing technique. Characterization of the properties, as well as biological studies of the scaffolds, proved that they are suitable for promoting the regeneration of a new healthy skin tissue. These findings highlight the potential of these materials as promising candidates for emergency trauma therapy in civilian and military settings, offering significant advances in hemostatic management.