การเตรียมไฮโดรเจลจากไฟโบรอินไหมไทย เจลาติน และกรดไฮยาลูรอนิค เพื่อใช้เป็นโครงเลี้ยงเนื้อเยื่อ

Preparation of hydrogels from Thai silk fibroin/gelatin/hyaluronic acid for the use as scaffolds

Name: อนงค์นาฏ ดวงภักดี

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมไฮโดรเจลจากไฟโบรอินไหมไทย (SF) เจลาติน (G) และกรดไฮยาลูรอนิค (HA) เพื่อใช้เป็นโครงเลี้ยงเนื้อเยื่อ ซึ่งเตรียมไฮโดรเจลในสัดส่วนผสมโดยน้ำหนัก SF50G50, SF50G25HA25, และ SF50HA50 ด้วยกระบวนการทำแห้งแบบเยือกแข็งและเชื่อมขวางด้วยการแช่ในสารละลาย 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) ที่มีเอทานอลเป็นตัวทำละลาย จากผลการศึกษาพบว่า EDC ความเข้มข้น 20 มิลลิโมลาร์ สามารถเชื่อมขวางไฮโดรเจลทั้งสามชนิดได้สำเร็จ ในระยะเวลา 6 ชั่วโมง โดยมีร้อยละน้ำหนักแห้งของไฮโดรเจลที่หายไปประมาณ 4-5 ส่วนปริมาณหมู่ N-acetyl-D-glucosamine ในไฮโดรเจลผสมภายหลังการเชื่อมขวางมีค่าใกล้เคียงกับก่อนการเชื่อมขวาง แสดงให้เห็นว่า EDC สามารถเชื่อมขวางกรดไฮยาลูรอนิคไว้ได้เกือบทั้งหมด เมื่อวิเคราะห์ลักษณะโครงสร้างสัณฐานของไฮโดรเจลพบว่า ไฮโดรเจลที่มีกรดไฮยาลูรอนิคเป็นองค์ประกอบมีรูพรุนเฉลี่ยขนาดใหญ่กว่าไฮโดรเจลที่มีโปรตีนเพียงอย่างเดียว สำหรับโครงสร้างทางเคมีของไฮโดรเจลที่ผ่านการเชื่อมขวางมีการเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งคาดว่าเกิดจากสองสาเหตุหลัก คือ จากการใช้เอทานอลเป็นตัวทำละลายในกระบวนการเชื่อมขวางและผลของปฏิกิริยาการเชื่อมขวางด้วย EDC เมื่อแช่ไฮโดรเจลในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส พบว่า ไฮโดรเจลที่มีสัดส่วนของกรดไฮยาลูรอนิค 25 และ 50 เปอร์เซ็นต์ มีร้อยละการดูดซับน้ำสูงที่สุดประมาณ 5200 (52 เท่า) ผลทดสอบความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพในระดับห้องปฏิบัติการพบว่า ไฮโดรเจลที่มีสัดส่วนของโปรตีน 100 เปอร์เซ็นต์ จะถูกย่อยด้วยเอนไซม์โปรติเอส XIV เร็วกว่าไฮโดรเจลที่มีพอลิแซ็กคาไรด์เป็นองค์ประกอบ แต่ไฮโดรเจลผสมที่มีสัดส่วนของกรดไฮยาลูรอนิค 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อแช่อยู่ในอาหารเลี้ยงเซลล์จะเกิดการไฮโดรไลซ์พันธะเอสเทอร์ด้วยน้ำเร็วกว่าไฮโดรเจลชนิดอื่น ผลการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเซลล์เนื้อเยื่อผิวหนังของตัวอ่อนหนูชนิด NIH/3T3 พบว่า เซลล์สามารถยึดเกาะและเจริญเติบโตบนไฮโดรเจลที่มีส่วนประกอบของกรดไฮยาลูรอนิคได้ค่อนข้างดีกว่ากรณีไฮโดรเจลที่เป็นสารโปรตีนแต่เพียงอย่างเดียว เนื่องจากสมบัติอุ้มน้ำสูงของกรดไฮยาลูรอนิค อย่างไรก็ตามโมเลกุลที่เป็นประจุลบของกรดไฮยาลูรอนิคส่งผลให้เซลล์ที่เกาะและเติบโตบนไฮโดรเจลที่มีกรดไฮยาลูรอนิคเป็นองค์ประกอบมีลักษณะค่อนข้างกลม จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า ไฮโดรเจลผสม SFGHA ที่พัฒนาขึ้นนี้มีสมบัติเบื้องต้นเหมาะสมสำหรับการพัฒนาต่อยอดเป็นโครงเลี้ยงเนื้อเยื่อ

Abstract: This research aimed to fabricate hydrogels from Thai silk fibroin/gelatin/hyaluronic acid (SFGHA) for the use as scaffolds. The hydrogels at different weight ratios including SF50G50, SF50G25HA25, and SF50HA50 were prepared by freeze-drying technique and crosslinking by immersion in 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) solution in ethanol as a solvent. The results showed that 20 mM of EDC could be successfully used to crosslink SFGHA hydrogels at the crosslinking time of 6 h. The weight loss of all hydrogels after crosslinking was in the range of 4-5%. The contents of N-acetyl-D-glucosamine of hydrogels before and after crosslinking were rather similar. This suggested that most HA molecules could be crosslinked by EDC. The cross-sectional morphology of obtained hydrogels showed that increasing HA content would result in larger pore size of blended hydrogels. The results on ATR-FTIR proved that the chemical structure of hydrogels before and after crosslinking were different, possibly because of two main causes including ethanol used as the solvent in crosslinking process and the reactions of EDC crosslinking. To test water absorption all hydrogels were soaked in phosphate buffer saline (PBS) at 37oC. It was observed that the degrees of water absorption of hydrogels containing 25 and 50% of HA were around 5200% (or 52 fold). The results on degradation of hydrogels showed that protein hydrogels (SF50G50) was degraded in protease XIV solution faster than hydrogels with polysaccharide incorporation. But hydrogel with 50% of HA could be hydrolyzed via ester bond faster than others hydrogels when it was immersed in culture medium. The hydrogels with HA incorporation could support attachments and proliferation of NIH/3T3 mouse embryonic fibroblasts better than other hydrogels, possibly because of high hygroscopic properties of HA. However, the morphology of attached cells were quite round due to highly negative charges of the HA. The results indicated that SFGHA hydrogels possessed suitable properties for further use as scaffolds.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ศิริพร ดำรงค์ศักดิ์กุล

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2559

Modified: 2567-01-03

Issued: 2567-01-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5670452421[1].pdf	5.35 MB

ใช้เวลา

0.023364 วินาที