ساخت داربست نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتون- فلوئورآپاتیت توسط پرینت سه بعدی و شبیه سازی خواص مکانیکی آن

مزایای استفاده از داربست‌های متخلخل نانوبیوکامپوزیت برای کاربرد شکستگی‌های فک و صورت و بهینه‌سازی سطوح داخلی گرافت‌های مصنوعی با استفاده از فناوری نانو می‌تواند چسبندگی سلول‌های استخوانی، خواص مکانیکی و سرعت جذب را بهبود بخشد. مطالعات مختلفی بر روی داربست متخلخل به ویژه برای قسمت‌های شکسته و تخریب شده‌ی استخوان‌های صورت انجام شده است. هدف از این مطالعه، بررسی رفتار زیستی، تجربی و عددی خواص مکانیکی داربست متخلخل است که شرایط بارگذاری استاتیکی را بر عهده دارد.

 در این مطالعه‌ی عددی- آزمایشگاهی (دانشکده‌ی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر، زمستان 1400)، یک داربست استخوانی با استفاده از دستگاه چاپگر سه‌بعدی (Three- Dimensional Printing) با فرایند مدل‌سازی لایه‌نشانی مذاب FDM (Fused Deposition Modelling)، برای استفاده در قسمتی از استخوان فک از مواد نانوکامپوزیتی پلی‌کاپرولاکتون- فلویورآپاتیت PCL/nFA (Polycaprolactone- Fluorapatite) که حاوی (0، 10، 20 و 30 درصد وزنی) نانوذرات سرامیک بوده طراحی و ساخته شده است. داربست‌ها با تخلخل 70 درصد در نرم‌افزار سالیدورک طراحی گردید و به نرم‌افزار آباکوس برای فرایند شبیه‌سازی انتقال داده شد. سطح معنی‌داری متغیرهای کمی (0/05 > p value) نیز توسط نرم‌افزار تعیین شد.

 آزمون زیست‌فعالی داربست‌های خالص و کامپوزیتی پس از غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده‌ی بدن به مدت 28 روز نشان دادند که در نمونه‌ی کامپوزیتی PCL/20nFA بیشترین آپاتیت بر روی سطح تشکیل شده است. زنده‌مانی سلول‌ها بر روی داربست توسط رنگ‌آمیزی DAPI (4′,6-diamidino-2-phenylindole) و میکروسکوپ فلورسنت تایید شد.

نتایج شبیه‌سازی آزمون فشار و میزان تنش فون‌میسز نشان داد که می‌توان از مدل داربست متخلخل برای جایگزینی در استخوان فک و صورت استفاده کرد که از استحکام و پایداری مکانیکی مناسبی برخوردار است.