تشريح (توصيف) داربست هاCHARACTERIZATION OF SCAFFOLDS         ميكرو ساختار داربست ها را مي توان از نظر كيفي بوسيله ميكروسكوپي اسكن الكترون ولتاژپايين (SEM)(1.3KV) و از نظر كمي توسط روش تخلخل سنجي جيوه ران (MIP) براي تعيين متوسط خلل و فرج و تخلخل كه در جاهاي ديگر نيز گفته شده است، تحليل كرد. بطور كلي، كليه داربست هاي امولسيوني ساخته شده توسط روش انجماد – خشك سازي در محدوده درصد وزني PLG كه بطور خلاصه بيان شد و 40% حجمي آب، داراي تخلخلي بيشتر از 90% بوده و داراي مناطق سطح ويژه اي در حدود  هستند. اين داربست ها داراي خلل و فرج هاي بسيار تو در تو با توزيع اندازه خلل و فرج بزرگ مي باشند. بزرگ ترين خلل و فرج ها، بيشتر از  هستند. البته، متوسط اندازه هاي خلل و فرج خاص با تغيير شرايط پردازش مشخص است.

داربست ها از طرفي كه امولسيون بعد از متخلخل شدن در قالب، در معرض محيط قرار مي گيرد، داراي پوسته غير متخلخل هستند. داربست هاي ضخيم، همگن،از نظر فيزيكي قابل كنترل، بدون حفره هاي فراوان (mm1> خلل و فرج‏هاي) به عنوان داربست هاي خوب شناخته مي شوند

  • متغير هاي پردازش تاثير گذار بر ميكرو ساختارداربست

PROCESSING VARIABLES AFFECTING SCAFFOLD MICROARCHITEVCTURE

به غير از درصد حجم درحجم آب، اثرات كليد متغيرهاي ديگر نيزبركيفيت فيزيكي وميكرو ساختار داربست بررسي شدند. بدليل اينكه اين فرآيند، متغيرهاي فراواني را در بر مي گيرد، ارزيابي اثرات آنها با بكارگيري يك طرح آزمايشگاهي كه تمامي فاكتورها را درنظر گيرد به تعداد آزمايشات تقريبا بي شماري نيازخواهد داشت.

براي مثال، در يك فرآيند 4 متغيره، هر كدام با 3 حالت ممكن، حداقل تعداد آزمايشات براي ارزيابي متغيرهاي تاثير گذار بر ميكرو ساختار داربست برابر 81=34  خواهد بود. براي كمينه كردن تعداد آزمايشاتي كه به آرايه هاي عمودي طراحي شده آماري نياز دارند، و براي تعيين مهم ترين متغيرهاي كنترل، تحليل آزمايشگاهي تاگوچي مورد استفاده قرار مي گيرد. متغيرهاي مورد بررسي شامل، غلظت PLG وزن مولكولي PLG، سرعت همگن سازي،  تثبيت كننده‏هاي امولسيون اضافي وعوامل فعال در سطح مي شوند. جدول 1-60 حاوي چكيده اي از اثرات اين متغيرها بر ميكروساختار و كيفيت فيزيكي داربست است.

 

-غلظت PLG PLG CONCENTRATION                                                        تاثير سهم وزني پليمر (5 و w/v 10 پليمر) بر ميكروساختاروكيفيت فيزيكي داربست ارزيابي شده است. غلظت هاي پليمر بيشتر از w/v 10% براي ساخت داربست مناسب نيستند، زيرا ويسكوزيته بالاي فاز آلي از همگن سازي مناسب جلوگيري ميكند. نمونه هايي با w/v 5% PLG، ذوب شدگي قابل ملاحظه اي را از خود نشان دادند كه به ميكروساختار آسيب وارد مي كند، در حاليكه نمونه هاي با w/v 10% PLG داراي كيفيت فيزيكي بهتري بودند. لذا w/v5% PLG به عنوان متغير پردازشي زيست پذير در نظرگرفته نمي شود. ما همچنين مقدار مياني  را با موفقيت آزمايش كرديم.

– وزن مولكولي PLG PLG MOLECULAR WEIGHT                                       اثر  ‍PLG، 57/0 و  ارزيابي شد. افزايش  ‍PLG سبب بالا رفتن اندازه متوسط خلل و فرج و خصيصه هاي فيزيكي مي‌شود. اندازه متوسط خلل وفرج مستقيماً توسط ويسكوزيته محلول پليمر تاثير مي پذيرد.بنابراين نمونه هاي با  بالاتر، ويسكوزتر (لزج تر) هستند. اين مشاهدات مي تواند بدليل دو فاكتور ذيل باشد : بر طبق قانون استوك، افزايش  نرخ خامه اي شدن را بوسيله افزايش چگالي محلول پليمر وويسكوزيته امولسيون كاهش مي دهد. و بر طبق عبارت استوك – انيشتين براي ضريب انتشار، افزايش ويسكوزيته محلول پليمر،نرخ كركينه سازي(flocculation rate) را كاهش مي دهد.

-سرعت همگن سازيHOMOGENIZING SPEED                                       

داربست هاي ساخته شده با سرعت هاي همگن سازي 5000 و rpm 17500 نشان مي دهند كه سرعت همگن سازي بالاتر منجر به بزرگ شدن اندازه متوسط خلل وفرج شده و خصوصيات فيزيكي را بهبود مي بخشد. اين وضعيت دور از ذهن است زيرا تئوري بيان مي كند كه افزايش نرخ برش سبب كاهش اندازه كروي فاز آب و در نتيجه اندازه خلل و فرج مي‌شود. البته افزايش نرخ برش حبابهاي هوا را در امولسيون القا كرده و بدين ترتيب سبب ايجاد داربست هايي با اندازه خلل و فرج هاي بزرگ مي‌شود. با وجود افزايش اندازه خلل و فرج، اين روش پردازش متغير بوده و كنترل آن دشوار است.در نرخ هاي برشي پايين تر، وجود حباب هاي هوا يك فاكتوربه حساب نمي آيد.

  • تثبيت كننده ها وعوامل فعال در سطح امولسيون

EMULSION STABILIZERS AND SURFACTANTS

اثرات تثبيت كننده ها و عوامل فعال در سطح امولسيون و غلظت آنها برميكرو معماري و كيفيت فيزيكي داربست بررسي شده اند. تثبيت كننده هاي امولسيون و غلظت هاي تست شده آنها عبارت بودند از:  اين. الكتروليت ها قبل از مرحله همگن سازي به فاز آب اضافه شدند. بر اساس تئوري درجا گوئين لانداو – فروي – اوربك (DLVO) متوجه مي شويم كه وجود غلظت الكتروليت هايي مانند CaCl2 و NaCl مي تواند پايداري امولسيون هاي روغن درآب را با تاثير گذاري بر طول دبي بخاطر نيروي پس زني الكتريكي بين ذرات تغيير دهد.با وجود اينكه تئوريDLVO ناشي از ذرات كلوئيدي دريك محيط قطبي (به عبارت ديگر، امولسيون روغن درآب) است و امولسيون بكار رفته در اينجا بر عكس است، اما اين تئوري به همراه مفهوم افزايش نيروهاي پس زني و الكتريكي با حدود طولاني جهت افزايش پايداري امولسيون در اين كار بكار گرفته مي‌شود. غلظت هاي مختلف الكتروليت براي فشرده سازي ذرات براي افزايش تخلخل نهايي و اجازه ندادن به ادغام شدن (يكپارچه شدن)همزمان ( به عبارت ديگر شكست امولسيون) انتخاب شده اند.

افزايش غلظت NaCl يا CaCl2 به پايداري سازي (تثبيت) امولسيون كمك كرده واجازه آرايش داربست هاي ضخيم با متوسط اندازه خلل و فرج كوچك تر را مي دهد. از آنجا كه الكتروليت ها در فاز (ناپيوسته) آب هستند، NaCl يا CaCl2 ذرات سطح آب را باردار كرده و سبب افزايش نيروهاي پس زني الكترواستاتيك با حدود طولاني (بلند) در ميان حلال MC غير قطبي مي شوند. بدين ترتيب، بالا رفتن غلظت الكتروليت ظاهراً سبب افزايش نيروهاي پس زني الكترواستاتيك شده و با جلوگيري از تجمع و ادغام نهايي، طول دبي را نيز كه به تثبيت ذرات كوچكتر در امولسيون كمك مي كند، افزايش ميدهد.

درمطالعات انجام شده بر روي دو عامل فعال در سطح BSA , PEG قبل از مرحله همگن سازي به فاز آب افزوده مي شوند BSA , PEG به امولسيون اضافه مي شوند تا به عنوان عامل فعال در سطح و تثبيت كننده فضايي عمل كرده تا از ادغام (يكپارچگي) ذرات متفرق شده جلوگيري كند.توجه داشته باشيد كه، عوامل فعال در سطح ديگر مانند پلوروئيك‏ها، اسپان و تويين نيز مي توانند مورد استفاده قرار گرفته و متناسب باعامل فعال در سطح مي توانند به فاز آب يا آلي اضافه شوند. غلظت PEG  در w/v 0.1% تثبيت مي‌شود زيرا وارونگي فاز در غلظت هاي ديگر رخ مي دهد و در عوض اثر وزن مولكولي، متوسط وزني PEG ( Da 35000 يا 20000 Mw) بررسي شد. غلظت PEG طوري انتخاب شد تا در محدوده غلظت بحراني ريز واره(micelle) (cmc) باشد كه در حدود M است . cmc به عنوان غلظتي كه در آن آرايش ريز واره بحراني مي‌شود تعريف گرديده و آن غلظتي است كه در آن اثر عامل فعال در سطح قابل ملاحظه مي‌شود.وزن هاي مولكولي متفاوت نيز مي توانند مورد استفاده قرار گيرد. البته بايد توجه داشت كه وزن ملكولي متوسط وزني Mw بر cmc تاثير مي گذارد