بررسی خواص الکتریکی نانوصفحات گرافن به کار رفته در نانوساختارهای کامپوزیتی زیست تخریب پذیر بر پایه پلی لاکتیک اسید - پلی کاپرولاکتون تقویت شده با نانوذرات هیدروکسی آپاتیت جهت کاربرد در جراحی بافت استخوان

آسیب های وارده به بافت سخت باعث نیاز بیمار به استفاده از کاشتنی های فلزی می گردد. کاشتنی های موجود جهت استفاده در بافت های استخوانی که به دلیل جراحات ناشی از تروما و صدمات استخوانی در بدن کاشته می شوند نیاز به جراحی دوم جهت خروج ایمپلنت از بدن بعد از ترمیم بافت آسیب دیده دارند. با استفاده از کاشتنی های زیست تخریب پذیر، جراحی ثانویه حذف می شود که برای بیمار بسیار سودمند است. لذا هدف از انجام این پژوهش طراحی کاشتنی زیست تخریب پذیرمناسب برای بافت استخوانی بوده است که علاوه بر دارا بودن ویژگی زیست تخریب پذیری مقاومت مکانیکی کافی برای استفاده در بافت سخت را نیز داشته باشد. در این مطالعه خواص مکانیکی، مورفولوژی سطح، ویژگی های الکتریکی، میزان ترشوندگی سطح و میزان زیست فعالی مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت به داربستی دست یافته شد که مناسب استفاده در جراحی بافت استخوان بود.

این مطالعه به صورت یک مطالعه پژوهشی انجام شد، 5 نمونه مختلف ساخته شد و مورد بررسی قرار گرفت. ساخت نانوکامپوزیت ها توسط روش محلولی صورت گرفت. جهت بررسی خواص مکانیکی از نمونه ها آزمون کشش گرفته شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی مدل (EMITECH-K450X) جهت بررسی مورفولوژی سطح نانوکامپوزیت ها و بررسی میزان زیست فعالی قبل و بعد از غوطه وری در محلول SBF استفاده شد. آزمون هدایت الکتریکی به روش چهار پروب برای بررسی هدایت الکتریکی نمونه ها انجام شد و میزان ترشوندگی سطح با اندازه گیری زاویه تماس آب مورد بررسی قرار گرفت. داده ها به صورت میانگین ± انحراف معیار (MEAN±SD) به دست آمده و برای تحلیل آماری از نرم افزار SPSS (ویرایش 16) استفاده گردید و از آزمون آماری واریانس یک طرفه (ANOVA) استفاده شد، سطح معنی دار بودن اختلافات با 005/0>P محاسبه گردید.

مشخص شد که نانوکامپوزیت حاوی 1% گرافن دارای مدول یانگ 426/169±5/1540 مگاپاسکال و نمونه خالص دارای مدول یانگ 342/215±81/1194 مگاپاسکال بود. میزان افزایش طول تا شکست نانوساختار حاوی 1% گرافن 732/0±2/5% و برای نمونه خالص 944/0±8/3% بود. بهبود میزان افزایش طول تا شکست ناشی از حضور پلی کاپرولاکتون در ماتریس پلیمری است. همچنین میزان هدایت الکتریکی از S/M 0008/0±00158/0 برای نمونه فاقد گرافن به S/M 0021/0±0092/0 برای نمونه حاوی 1% گرافن رسید که نشان می دهد صفحات گرافن به خوبی در زمینه پلیمر باز شده اند و کانال های هدایت الکتریکی را ایجاد کرده اند. همچنین میزان ترشوندگی سطح نانوساختار حاوی 1٪ گرافن نسبت به ماتریس پلیمری بیشتر بود و از 88 درجه به 84 درجه رسید. رشد بلورهای آپاتیت بر سطح نانوکامپوزیت ها نشان از زیست فعالی نانوکامپوزیت ها دارد.

یافته های این پژوهش نشان داد که حضور نانو ذرات گرافن علاوه بر بهبود خواص مکانیکی ماتریس زمینه باعث بهبود هدایت الکتریکی و همچنین بهبود آبدوستی سطح شده است. با توجه به مدول یانگ نانوساختار بهینه این نانوکامپوزیت برای کاربرد در جراحی بافت استخوان اسفنجی مناسب است و می تواند جایگزین مناسبی به عنوان پیچ و پلاک زیست تخریب پذیر و داربست برای مهندسی بافت استخوان باشد.