دانلود مقاله ترجمه شده خصوصیات مکانیکی هیدروژل های کامپوزیتی نانوفیبریل های سلولز و آلژینات

چکیده
نانوفیبریل ­های آلژینات و سلولز (CNF) مواد جذابی برای مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی هستند. ژل­های CNF عموماً ضعیف­تر و تردتر از ژل­های آلژینات هستند در حالیکه ژل­های آلژینات کشسان هستند و مقاومت شکست بالایی دارند. خصوصیات آلژینات به میزان گلورونان و مانورونان و طرح توالی و وزن مولکولی آنها بستگی دارد. همچنین، CNF با کیفیت­های مختلف وجود دارد که خصوصیاتشان بستگی به عواملی مانند مورفولوژی و چگالی بار دارد. در این مطالعه، ترکیب سه نوع آلژینات با ترکیب متفاوت و دو نوع CNF با بار و درجه فیبریلاسیون متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. ارزیابی ژل­ های کامپوزیتی آشکار ساخت که خصوصیات جذابی مانند مقاومت شکست بالا، تراکم­ پذیری بالا، صلبیت ژل بالا در تغییرشکل­ های کوچک (مدول یانگ) و هم­ فشردگی کم در مقایسه با ژل­ های خالص بدست آمد. این آثار با مقادیر نسبی CNF و آلژینات، نوع آلژینات، و کیفیت CNF تغییر کرد. بیشترین آثار با ترکیب CNF اکسیدشده با آلژینات بدست آمد. بنابراین، با ترکیب دو زیست­پلیمر در ژل­های کامپوزیتی، می­توان مقاومت شکست، مدول یانگ، هم­ فشردگی و پایداری محلول نمکی فیزیولوژیکی را تنظیم کرد که همه خصوصیات مهمی هستند که در کاربرد داربست­ ها برای مهندسی بافت نقش دارند.

-1مقدمه

اخیراً مواد کامپوزیتی نانوفیبریل­ های سلولز (CNF) و آلژینات نتایج نویدبخشی در کاربردهای مهندسی بافت و چاپ زیستی نشان داده ­اند [1 – 3]. به ویژه، خصوصیات باریک­­شدگی برشی CNF در ترکیب با آلژینات ویسکوز که هیدروژل­ هایی با کاتیون­های دوظرفیتی در شرایط فیزیولوژیکی برای چاپ زیستی جذاب هستند [1].

آلژینات­ ها، کوپلیمرهای خطی از آلفا – ال – گلورونیک اسید (G) و بتا – دی – مانورونیک اسید (M) با پیوند 1 à4 هستند. مونومرها، به صورت یک طرح بلوکی در راستای زنجیره آرایش یافته­اند که نواحی M و G دارند که بلوک­ های M و G نامیده می­شوند و در فواصل آنها نواحی از ساختار متناوب (بلوک ­های MG) وجود دارد [4]. آلژینات، با اتصال عرضی به کاتیون­های دوظرفیتی، هیدروژل­ هایی را شکل می ­دهد که در آن، بلوک­های G و همچنین MG در تعیین خصوصیات ژل حاصل، حائز اهمیت هستند [5، 6]. هیدروژل­ های آلژینات را می­توان تحت شرایط فیزیولوژیکی بازتولید کرد [7، 8]. این امر همراه با پروفایل ایمونوژنیک پایین [9]، سبب می­ شود که این مواد، مواد محبوبی برای کاربردهای زیست­پزشکی و به ویژه مهندسی بافت باشند [10]. سلولز، تکیه­ گاه ساختاری در دیواره­های سلولی گیاهان ایجاد می­ کند و می­توان آن را به صورت فیبرها یا فیبریل­ های نانومقیاس سلولز پردازش کرد که سلولز نانوفیبریل (CNF) نامیده می­ شود. رویکردهای مختلف برای تهیه CNF از سلولز وجود دارد که در میان آنها، اکسایش به واسطه رادیکال 2، 2، 6، 6 – تترامتیل­پیپریدین – 1 – اکسیل (TEMPO) با استفاده از سدیم هیپوکلریت به عنوان اکسنده [11] یک روش مناسب است. در این روش، گروه ­های آلدهید و کربوکسیل روی سطح فیبریل­ های سلولز ایجاد می­شوند و بار منفی فیبریل را افزایش می­ دهند. پخش آبی CNF مشخصه ژل­ مانندی در غلظت ­های کم دارد (تقریباً 0.5%) که به کم درهم ­تنیدگی فیبریل و پیوندهای هیدروژنی در کنار هم نگهداشته می­ شود. هیدروژل­ های CNF را می­توان به کمک کاتیون­های تک­ظرفیتی یا ظرفیت بالاتر تولید کرد [12] که در آن، ژل­ هایی با یون­ های ظرفیت بالاتر، ژل­ های قوی­تر تولید می­ کنند [12، 13]…