مواد پیشرفته و پوشش های نوین

مواد پیشرفته و پوشش های نوین

شبیه سازی خواص مکانیکی بافت های بدن با استفاده از هیدروژل های الاستومری بر پایه پلی یورتان با قابلیت چاپ سه بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
قاسم پیام 1
ژیلا بیغمی 1
کیومرث جلیلی 2
1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
10.22034/amnc.2023.400875.1239
چکیده
امروزه مواد زیستی تزریق پذیر، با قابلیت چاپ سه‌بعدی بطور گسترده ای برای کاربرد های متعددی در زیست پزشکی از جمله رهایش هدفمند دارو با استفاده از کاشتینه های پزشکی مورد توجه قرار گرفته اند. اگرچه مواد زیستی مختلفی برای شبیه سازی خواص مکانیکی بافت های بدن ایجاد شده است، اما طراحی یک ماده زیست سازگار ایده آل با ویژگی تنظیم پذیری خواص مکانیکی، که بتواند طیف وسیعی از خواص را پشتیبانی کند، بصورت یک وعده ی محقق نشده باقی مانده است. در این کار، یک هیدروژل الاستومری قابل چاپ و تزریق پذیر با استفاده از پلی یورتان و هیدروکسی اتیل متا کریلات به ترتیب به عنوان جزء الاستومری و جزء هیدورژل سیستم، تهیه شده که با تغییر ترکیب درصد اجزا تشکیل دهنده، طیف وسیعی از خواص مکانیکی حاصل گردید. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز صحت سنتز پلی یورتان تایید شد. مواد تهیه شده خواص مکانیکی تنظیم پذیری را در حالت خشک از خود نشان دادند که شامل مدول یانگ در محدوده MPa 20-GPa 2/1 و ازدیاد طول تا پارگی %40-20 می باشد. همچنین، آبدوستی و قابلیت چاپ سه بعدی نمونه ها نیز در کار حاضر مورد برسی قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها
مواد شبیه ساز زیستی
چاپ سه بعدی
هیدروژل الاستوری
الاستومر پلی‌یورتان
موضوعات
  1. Machado, M.M.P., et al., Electrode–brain interface fractional order modelling for brain tissue classification in SEEG. Biomed. Signal Process. Control. 79(2023), 104050.
  2. O’Neill, R.D., et al., Designing sensitive and selective polymer/enzyme composite biosensors for brain monitoring in vivo. TrAC, Trends Anal. Chem. 27(2008), 1, 78-88.
  3. Weltman, A., J. Yoo, and E. Meng, Flexible, penetrating brain probes enabled by advances in polymer microfabrication. Micromachines. 7(2016), 10, 180.
  4. Ziai, Y., et al., Conducting polymer‐based nanostructured materials for brain–machine interfaces. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2023), e1895.
  5. Zhang, D., et al., Tissue‐Adaptive Materials with Independently Regulated Modulus and Transition Temperature. Adv. Mater. 32(2020), 50, 2005314.
  6. Jagur‐Grodzinski, J., Polymers for tissue engineering, medical devices, and regenerative medicine. Concise general review of recent studies. Polym. Adv. Technol. 17(2006), 6, 395-418.
  7. Teo, A.J., et al., Polymeric biomaterials for medical implants and devices. ACS Biomaterials Science & Engineering. 2(2016), 4, 454-472.
  8. Wiesli, M.G. and M. Özcan, High-performance polymers and their potential application as medical and oral implant materials: a review. Implant Dent. 24(2015), 4, 448-457.
  9. Chen, Q., S. Liang, and G.A. Thouas, Elastomeric biomaterials for tissue engineering. Prog. Polym. Sci. 38(2013), 3-4, 584-671.
  10. Sharma, S., et al., Critical review of biodegradable and bioactive polymer composites for bone tissue engineering and drug delivery applications. Polymers. 13(2021), 16, 2623.
  11. Spicer, C.D., Hydrogel scaffolds for tissue engineering: The importance of polymer choice. Polym. Chem. 11(2020), 2, 184-219.
  12. Vatankhah-Varnosfaderani, M., et al., Mimicking biological stress–strain behaviour with synthetic elastomers. Nature. 549(2017), 7673, 497-501.
  13. Li, C., Z. Huang, and R.K. Wang, Elastic properties of soft tissue-mimicking phantoms assessed by combined use of laser ultrasonics and low coherence interferometry. Opt. Express. 19(2011), 11, 10153-63.
  14. Evans, F.G., Mechanical properties and histology of cortical bone from younger and older men This research was supported in part by Research Grant AM-03865 from the National Institutes of Health, Department of Health, Education, and Welfare. 1976),
  15. Gao, C., et al., Bone biomaterials and interactions with stem cells. Bone Research. 5(2017), 1, 17059.
  16. Budday, S., et al., Fifty Shades of Brain: A Review on the Mechanical Testing and Modeling of Brain Tissue. Archives of Computational Methods in Engineering. 27(2020), 4, 1187-1230.
  17. Ebrahimi, A.P., Mechanical properties of normal and diseased cerebrovascular system. J. Vasc. Interv. Neurol. 2(2009), 2, 155-62.
  18. Wang, M., et al., Molecularly cleavable bioinks facilitate high-performance digital light processing-based bioprinting of functional volumetric soft tissues. Nat. Commun. 13(2022), 1, 3317.
  19. Sun, J.-Y., et al., Highly stretchable and tough hydrogels. Nature. 489(2012), 7414, 133-136.
  20. Liu, D., et al., Engineering Tridimensional Hydrogel Tissue and Organ Phantoms with Tunable Springiness. Adv. Funct. Mater. 2023), 2214885.
  21. Silver, F.H., P.B. Snowhill, and D.J. Foran, Mechanical behavior of vessel wall: a comparative study of aorta, vena cava, and carotid artery. Ann. Biomed. Eng. 31(2003), 7, 793-803.
  22. Maganaris, C.N., M.V. Narici, and N. Maffulli, Biomechanics of the Achilles tendon. Disabil. Rehabil. 30(2008), 20-22, 1542-7.
  23. Pawlaczyk, M., M. Lelonkiewicz, and M. Wieczorowski, Age-dependent biomechanical properties of the skin. Postepy Dermatol Alergol. 30(2013), 5, 302-6.
  24. Silver, F.H., J.W. Freeman, and D. DeVore, Viscoelastic properties of human skin and processed dermis. Skin Research and Technology. 7(2001), 1, 18-23.
  25. McKee, C.T., et al., Indentation versus tensile measurements of Young's modulus for soft biological tissues. Tissue Eng Part B Rev. 17(2011), 3, 155-64.
  26. Lim, W.-B., et al., A novel UV-curable acryl-polyurethane for flexural 3D printing architectures. Additive Manufacturing. 51(2022), 102625.
  27. Vo, T.S., et al., Enhancement of water absorption capacity and compressibility of hydrogel sponges prepared from gelatin/chitosan matrix with different polyols. Progress in Natural Science: Materials International. 32(2022), 1, 54-62.
  28. Tomal, W. and J. Ortyl, Water-Soluble Photoinitiators in Biomedical Applications. Polymers. 12(2020), 5, 1073.
  29. Zhang, H., et al., In Situ Synthesis of poly (methyl methacrylate)/SiO2 hybrid nanocomposites via" grafting onto" strategy based on UV irradiation in the presence of iron aqueous solution. Journal of Nanomaterials. 2012(2012), 1-9.
  30. Kalra, A., A. Lowe, and A. Al-Jumaily, Mechanical behaviour of skin: a review. J. Mater. Sci. Eng. 5(2016), 4, 1000254.
مواد پیشرفته و پوشش های نوین
دوره 11، شماره 41 - شماره پیاپی 41
تابستان 1401
صفحه 3134-3142