Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Surface modification of poly(lactic acid) fibers via aminolysis and type-l collagen immobilization for bone tissue engineering

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การดัดแปลงพื้นผิวของเส้นใยพอลิแลคติกแอซิด โดยอะมิโนไลซีสและการติดคอลลาเจนเพื่อใช้สำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อสำหรับกระดูก

Year (A.D.)

2009

Document Type

Thesis

First Advisor

Pitt Supaphol

Faculty/College

The Petroleum and Petrochemical College (วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี)

Degree Name

Master of Science

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Polymer Science

DOI

10.58837/CHULA.THE.2009.2262

Abstract

By the reaction of poly (lactic acid) (PLA) in the form of electrospun fibrous membranes with 1,6-hexanediamine (HMD), free amino groups were interoduced onto PLA surface, through which a biocompatible macromolecule, collagen, was covalently immobilized by employing N,N-disuccinimidylcarbonate (DSC) as a coupling agent. The existence of the free amino groups on the aminolyzed PLA surface was verified quantitatively by the ninhydrin analysis method, which revealed that the free amino group density were influenced by the HMD concentration and aminolyzing time. Water contact angle measurement confirmed that the hydrophilicity of the PLA fibrous membranes was enhanced with the aminolysis and the further immobilization of collagen. In addition, surface alteration of modified espun fibrous scaffolds was also studied by ART-FTIR and XPS techniques. In vitro indirect cytotoxicity evaluation performed with mouse fibroblast (L929) and preosteoblastic cells (MC3T3-E1) revealed that both the neat and the modified PLA fibrous scaffolds released no substances at levels that were harmful to these cells. Scanning electron microsocopy observation showed an evidence of the extension of cell cytoplasm on all types of the modified PLA fibrous surface even at 4 h after cell seeding. The culture MC3T3-E1 in vitro proved that the cell proliferation and cell activity of modified PLA e-spun fibers were improved compared with the neat PLA fibers. Among the various types of modified PLA scaffolds, colloagen-immobilized PLA showed the greatest ability to support cell proliferation and alkaline phosphatase (ALP) activity. Therefore, it is promising material to accelerate bone regeneration.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

หมู่อะมิโนอิสระถูกเติมลงบนพื้นผิวของพอลิแลคติกแอซิด โดยการทำปฏิกิริยาของแผ่นเส้นใยพอลิแลคติกแอซิดที่เตรียมจากกระบวนการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิต (Electrospinning) กับเฮซะเมทิลีนไดเอมีน (1,6-hexanediamine) ดังนั้นสารชีวโมเลกุล (เช่น คอลลาเจน) จึงสามารถเกิดพันธะโควาเลนต์กับหมู่ดังกล่าวโดยใช้ ไดซัคซินิมิดิลคาร์บอเนต (N,N-disuccinimidy1-carbonate) เป็นสารคู่ควบการวิเคราะห์หาปริมาณของหมู่อะมิโนอิสระบนผิวพอลิแลคติกแอซิดสามารถทำได้โดยใช้นินไฮดริน (Ninhydrin) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของไดเอมีนที่ใช้ และเวลาในการทำปฏิกิริยาอะมิโนไลซีส มีอิทธิพลต่อความเข้มข้นของหมู่อะมิโนอิสระที่ถูกเติม จากผลของการวัดมุมสัมผัสของน้ำ สามารถยืนยันได้ว่าความชอบน้ำของแผ่นเส้นใยพอลิแลคติกแอซิดเพิ่มขึ้นหลังจากทำปฏิกิริยามอะมิโนไลซีส และการตรึงคอลลาเจน ตามลำดับ นอกจากเทคนิคดังที่กล่าวมาแล้ว ในงานวิจัยนี้ยังใช้เทคนิค ATR-FTIR และ XPS เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวหลังทำปฏิกิริยาด้วย จากการทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์โดยวิธีอ้อม พบว่าแผ่นเส้นใยทุกชนิดไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์ การถ่ายภาพของพื้นผิววัสดุโดยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องกราด แสดงให้เห็นว่าเซลล์สร้างกระดูกชนิด MC3T3-E1 ที่ทำการเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 4 ชั่วโมง บนวัสดุที่ดัดแปลงพื้นผิวแล้ว มีการแผ่ขยายของ cytoplasm นอกจากนั้นได้ศึกษาสมบัติในการใช้เป็นวัสดุโครงสร้างสำหรับกระดูกในสภาวะนอกร่างกายด้วยเซลล์สร้างกระดูกชนิด MC3T3-E1 การเจริญเติบโต และอัลคาไลน์ฟอสฟาเตสแอคติวิตี้ของเซลล์ที่เพาะเลี้ยงบนแผ่นเส้นใยที่ผ่านการดัดแปลงพื้นผิวแล้วทุกชนิดดีกว่าแผ่นเส้นใยที่ยังไม่ดัดแปลงพิ้วผิว ในบรรดาวัสดุที่ดัดพื้นผิวแล้วทุกชนิดพบว่า แผ่นเส้นใยพอลิแลคติกแอซิดที่ติดคอลลาเจน เกื้อหนุนต่อการเจริญเติบโน และอัลคาไลน์ฟอสฟาเตสแอคคิวิตี้ของเซลล์มากที่สุด ดังนั้นเส้นใยพอลิแลคติกแอซิดที่ติดคอลลาเจนจึงเป็นวัสดุที่น่าสนใจในการใช้เป็นวัสดุโครงสร้างสำหรับกระดูก

Link to Full Text

Share

COinS