Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 166-192.

This study aims to create a tissue engineering nanofiber of poly urethane, collagen, and Phytoceramides The study uses a facile electrospinning method to create TpuCol@X-Phyto mats, where X=0.5,1, or 1.5 wt.% of phyto-active substances relative to the solution weight, and added collagen (Col) from tendons to increase the cellular affinity of Tpu nanofiber mats for skin disorders. It is clear from the collected data that Phyto was successfully integrated and kept within the TpuCol framework. Tpu and binary blend TpuCol nanofiber mats improved their hydrophilicity as the water contact angle decreased from 69.4 o ± 3.47 to 57.9o ± 2.89 as the phytoceramide content increased. Because its two hydroxyl groups and amide linkage probably contributed to various hydrogen bonds, Phytoceramide has mechanical properties that align with practical requirements. These properties give the channel structure mechanical strength and a degree of rigidity essential for transmitting mechanical stress. At X = 1.0 and 1.5 wt.% of Phyto, the human skin fibroblast (HSF) proliferation peaked at 100% when covered with TpuCol@X-Phyto mats. The minimal hemolysis seen in electrospun scaffolds with the highest Phyto content indicates that these scaffolds are highly compatible with blood.
Regarding antioxidant properties, the TpuCol@1.5Phyto mat was even more effective, with an 83.3% rate of DPPH radical scavenging. Higher Phyto was associated with the most noticeable improvement in wound closure compared to all other formulations. Improved wound healing was shown in an in vitro skin model using the TpuCol@1.5Phyto nanofiber formulation.
The study also aims to develop and optimize polyurethane/collagen/phytoceramides nanofibers, a wound-healing drug delivery approach, using the electrospun technique. The objective is to enhance the effectiveness of nanofibers by optimizing the preparation process. Box-Behnken design was established to optimize the electrospinning instrument performance and, consequently, the nanofiber effectiveness. Response variables were diameter, zeta potential, and diffusion coefficient, while the experimental key factors were applied voltage, flow injection rate, and rotary collector speed of the electrospinning instrument. The optimized nanofibers were examined to ensure the validity of the optimization process. The study built prediction models for each response. It employed a desirability function to suggest an optimum working level of each factor that guarantees minimum diameter, maximum zeta potential, and maximum diffusion coefficient. The desirability function suggested that experimental conditions be 12.9 KV for the applied voltage, 1.3 ml/hr for the injection flow rate and 920 rpm for rotary collector speed. The optimized formula proved satisfactory physicochemical properties regarding the nanofiber's infrared spectrum and wettability characters. The biomedical effectiveness of the optimized nanofibers showed increased anti-inflammatory potency up to 82.8± 2.6 % and a high wound closure rate of about 79 %. Also, the stability study showed a nonsignificant change in response over the studied points. The optimized nanofiber formula achieved the desired diameter, zeta potential, and diffusion coefficient. The results proved that the suggested Box-Behnken design succeeded in enhancing both the effectiveness and stability of the nanofiber formula.

تستخدم هذه الدراسة طريقة الغزل الكهربائي السهلة لإنشاء ألياف من الكولاجين/بولي يوريثان/الفيتوسيراميدات. إضافة الكولاجين من الأوتار لزيادة التقارب الخلوي من الياف البولي يوريثان النانوية لاضطرابات الجلد. يتضح من البيانات التي تم جمعها أنه تم دمج الفيتوسيراميدات بنجاح وحفظه ضمن إطار عمل بولي يوريثان/كولاجين. أظهرت حصائر ألياف النانو البولي يوريثان والخليط الثنائي البولي يوريثان/كولاجين تحسنًا في محبتها للماء حيث انخفضت زاوية ملامسة الماء من 69.4 درجة إلى 57.9 درجة مع زيادة محتوي الفيتوسيراميدات. بسبب مجموعتي الهيدروكسيل وارتباط الأميد، والتي ربما ساهمت في مجموعة متنوعة من الروابط الهيدروجينية، فإن الفيتوسيراميدات 1% بالوزن له خصائص ميكانيكية تتماشى مع المتطلبات العملية. تمنح هذه الخصائص قوة ميكانيكية لبنية القناة ودرجة من الصلابة الضرورية لنقل الضغط الميكانيكي. عند 1.0 و1.5% بالوزن من الفيتوسيراميدات، بلغ تكاثر الخلايا الليفية في الجلد البشري ذروته بنسبة 100% عند تغطيته بالياف الكولاجين/بولي يوريثان/الفيتوسيراميدات. تشير الدرجة الدنيا من تحلل الدم التي تظهر في الالياف المغزولة كهربائيًا التي تحتوي على أعلى محتوى فيتوسيراميدات إلى أن هذه الالياف متوافقة بدرجة كبيرة مع الدم. عندما يتعلق الأمر بخصائص مضادات الأكسدة، كانت الياف الكولاجين/بولي يوريثان/الفيتوسيراميدات 1.5% أكثر فعالية، مع معدل 83.3% في التخلص من الشوارد الحرة. ارتبط ارتفاع الفيتوسيراميدات بالتحسن الأكثر وضوحًا في إغلاق الجرح مقارنة بجميع التركيبات الأخرى. وقد ظهر تحسن في التئام الجروح في نموذج جلدي في المختبر باستخدام تركيبة ألياف النانو الكولاجين/بولي يوريثان/الفيتوسيراميدات 1.5%.
تهدف الدراسة أيضًا إلى تطوير وتحسين الألياف النانوية من البولي يوريثان/الكولاجين/الفيتوسيراميدات، وهو نهج لتوصيل الأدوية لعلاج الجروح، باستخدام تقنية الغزل الكهربائي. وكان الهدف هو تعزيز فعالية الألياف النانوية من خلال تحسين عملية التحضير. تم إنشاء تصميم البوكس بينكن لتحسين أداء أداة الغزل الكهربائي، وبالتالي فعالية الألياف النانوية. كانت متغيرات الاستجابة هي القطر وإمكانات زيتا ومعامل الانتشار بينما كانت العوامل الرئيسية التجريبية هي الجهد المطبق ومعدل حقن التدفق وسرعة المجمع الدوار لأداة الغزل الكهربائي. تم فحص الألياف النانوية المحسنة للتأكد من صحة عملية التحسين. قامت الدراسة ببناء نماذج تنبؤية لكل استجابة واستخدمت دالة الاستحسان لاقتراح مستوى العمل الأمثل لكل عامل يضمن الحد الأدنى للقطر والحد الأقصى لإمكانية زيتا والحد الأقصى لمعامل الانتشار. اقترحت دالة الاستحسان أن تكون الظروف التجريبية 12.9 كيلو فولت للجهد المطبق، و1.3 مل/ساعة لمعدل تدفق الحقن، وسرعة 920 دورة في الدقيقة لسرعة المجمع الدوار. أثبتت الصيغة المحسنة خصائص فيزيائية وكيميائية مرضية فيما يتعلق بطيف الأشعة تحت الحمراء وخصائص قابلية الاختلاط بالماء للألياف النانوية. أظهرت الفاعلية الطبية الحيوية للألياف النانوية المحسنة زيادة في الفعالية المضادة للالتهابات تصل إلى 82.8 ± 2.6% ومعدل إغلاق مرتفع للجروح يصل إلى حوالي 79%. كما أظهرت دراسة الثبات ثباتاً في الاستجابة على النقاط المدروسة. حققت تركيبة الألياف النانوية المُحسّنة القطر المطلوب وكلك إمكانات زيتا ومعامل الانتشار. أثبتت النتائج نجاح نهج تصميم البوكس بينكن المقترح في تعزيز كل من فاعلية واستقرار صيغة الألياف النانوية

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.