נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
יציבות מכאנית וחיות תאים בהידרוג'לים מבוססי ג'לטין: אופטימיזציה ואפיון
Mechanical Stability and Cell Viability in Gelatin-Based Hydrogels: Optimization and Characterization
תקציר בעיברית
הידרוג'לים הם חומרים רב-תכליתיים הנמצאים בשימוש נרחב ביישומים ביו-רפואיים, כולל מתן תרופות, הנדסת רקמות וטיפול בתאים. היכולת שלהם לחקות את תכונות הרקמה הטבעית הופכת אותם למתאימים מאוד לשימושים ביו-רפואיים שונים. במחקר זה חקרנו את השפעת היציבות המכנית של הידרוג'ל על חיות התא, תוך התמקדות בריכוזים ויחסים שונים של חומרי ההצלבה EDC ו-Sulfo-NHS, תוך שמירה על אחוז משקלי של ג'לטין ו-PFK קבוע. המטרות הספציפיות של מחקר זה היו לזהות ריכוזים ויחסים מיטביים של EDC ו-Sulfo-NHS ולייעל את היציבות של מבנה ההידרוג'ל. נעשה שימוש בשיטות אפיון שונות, כולל מדידות של יציבות ומראה ההידרוג'לים על ידי SEM, כמו גם מדידות תכונות מכניות כגון צמיגות, מודול גמישות וניסויים בתרבית תאים. בניסויי יציבות וניתוח SEM נמצא כי הידרוג'לים מצולבים של EDC ו-Sulfo-NHS הציגו מבני פורות פתוחים ו"קרועים" הדומים למבנה ה-PFK. בדיקות ראולוגיה הראו כי הידרוג'לים מצולבים הראו תכונות מכניות משופרות, כאשר ההידרוג'ל המצולב של EDC ו-Sulfo-NHS מציגים את הערכים הגבוהים ביותר עבור G' ו-G''. נצפה גידול תאים על הידרוג'לים, ונדרשת בדיקה נוספת כדי לקבוע את חיות התא האופטימלית בכל סוג הידרוג'ל. לסיכום, מחקר זה משפר את ההבנה שלנו לגבי המאפיינים המכניים והתאיים של הידרוג'לים מבוססי ג'לטין, וסולל את הדרך ליישום הפוטנציאלי שלהם בתחומים רפואיים מגוונים. הממצאים מדגישים את החשיבות של אופטימיזציה של ריכוזי ויחסי חומרי צילוב כדי להשיג את התכונות המכניות הרצויות ולקדם את חיות התאים במערכות מבוססות הידרוג'ל.
תקציר באנגלית
Hydrogels are versatile materials widely employed in biomedical applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell therapy. Their ability to mimic natural tissue properties makes them highly suitable for various biomedical uses. In this study we investigated the influence of hydrogel mechanical stability on cell viability, focusing on different concentrations and ratios of the crosslinking agents EDC and Sulfo-NHS, while keeping the weight percentage of gelatin and PFK constant. The specific objectives of this research were to identify optimal concentrations and ratios of EDC and Sulfo-NHS and optimize the stability of the hydrogel structure. Various characterization methods were employed, including measurements of stability and hydrogels’ appearance by SEM, as well as mechanical property measurements such as viscosity, modulus of elasticity, and cell culture experiments. In stability experiments and SEM analysis it was found that EDC and Sulfo-NHS crosslinked hydrogels exhibited open and "torn" pore structures resembling the PFK's structure. Rheology tests demonstrated that crosslinked hydrogels exhibited improved mechanical properties, with the EDC and Sulfo-NHS crosslinked hydrogel showing the highest values for G’ and G’’. Cells growth on the hydrogels was observed, and further investigation is required to determine the optimal cell viability in each hydrogel type. In summary, this research enhances our understanding of the mechanical and cellular characteristics of gelatin-based hydrogels, paving the way for their potential application in diverse medical fields. The findings underscore the importance of optimizing crosslinking agent concentrations and ratios to achieve the desired mechanical properties and promote favorable cell viability in hydrogel-based systems.