Mineralizacja enzymatyczna kompozytów bioszkło/guma gellan

• Autorzy: Pilarz M. , Piwowarczyk W. , Krawczyk G. , Cholewa-Kowalska K. , Douglas T. E. L. , Pamuła E.

Warianty tytułu

EN

Enzymatic mineralization of bioglass/gellan gum composites

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W przypadku wykorzystania hydrożeli w inżynierii tkanki kostnej wskazane jest takie ich zmodyfikowanie aby zawierały w swoim składzie składniki mineralne i/lub mogły ulegać samoistnej mineralizacji. W niniejszej pracy podjęto próbę wytworzenia kompozytów hydrożelowych z gumy gellan i różnej zawartości (0,75%, 1,5%, 3%) szkła bioaktywnego (BG) uzyskanego uprzednio metodą zol-żel. Kompozyty dodatkowo wzbogacono w enzym sprzyjający mineralizacji (fosfataza alkaliczna - ALP) oraz poddawano je inkubacji w roztworze glicerofosforanu wapnia (CaGP) przez czas 1, 3 i 7 dni. Oceniono właściwości mechaniczne kompozytów w próbie ściskania oraz dokonano pomiarów ich masy po wysuszeniu, które świadczyły o obecności BG oraz tworzeniu się fazy mineralnej. Morfologię próbek po wysuszeniu analizowano za pomocą mikroskopu stereoskopowego zaś ich mikrostrukturę za pomocą mikroskopu skaningowego elektronowego (SEM). Przeprowadzono też badania za pomocą mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Badania wykazały, że w kompozytach bez dodatku ALP mineralizacja nie zachodziła lub zachodziła w bardzo niewielkim stopniu. Obserwacje SEM i analiza EDS wykazały tworzenie się fosforanów wapnia w próbkach kompozytowych zawierających ALP po inkubacji w CaGP. Najkorzystniejsze właściwości mechaniczne wykazywały kompozyty wzbogacone w ALP i zawierające najmniejBG (0.75%) poddane 7-dniowej inkubacji w CaGP.

EN

When using hydrogels in bone tissue engineering it is desirable to modify them to include in their structure mineral particles and/or induce their spontaneous mineralization. In this study attempts to prepare gellan gum hydrogel/bioactive glass composites with various contents (0.75%, 1.5%, 3%) of sol-gel derived bioactive glass (BG) were undertaken. Composites were additionally enriched with an enzyme which promotes mineralization (alkaline phospatase - ALP) and incubated in calcium glycerophosphate solution (CaGP) for 2, 4 and 7 days. Mechanical properties were evaluated on the basis of the results of compression tests and mass measurements of dried samples indicated the presence of BG and formation of mineral phases. Morphology and microstructure of dried samples were analyzed by stereomicroscopy and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Studies using X-ray microanalysis (EDS) were also performed. It was found that in composites without ALP mineralization did not occur or only to a very small degree. SEM observation and EDS analysis showed formation of calcium phosphate in samples containing ALP. The best mechanical properties were exhibited by composites enriched with ALP and with the lowest amount of BG (0.75%), incubated 7 days in CaGP.

Słowa kluczowe

PL

hydrożele; mineralizacja; ALP; inżynieria tkanki kostnej

EN

hydrogels; mineralization; ALP; bone tissue engineering

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.
• Strony: 85--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pilarz M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Piwowarczyk W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Krawczyk G.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Cholewa-Kowalska K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Szkła i Powłok Amorficznych, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Douglas T. E. L.

• Polymer Chemistry and Biomaterials (PBM) Group, Ghent University, Krijgslaan 281 S4, 9000 Gent, Belgium

autor

Pamuła E.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Oliveira, J.T., Martins, L., Picciochi, R., Malafaya, P.B., Sousa, R.A., Neves, N.M., Mano, J.F., Reis, R.L. Gellan gum: A new biomaterial for cartilage tissue engineering applications, J Biomed Mater Res A. 2010, 93(3), 852-63.
• [2] Gkioni K, Leeuwenburgh SCG, Douglas TEL, Mikos AG, Jansen J. Mineralization of hydrogels for bone regeneration, Tissue Eng Part B Rev. 2010, 16(6), 577-585.
• [3] Douglas TE, Gassling V, Declercq HA, Purcz N, Pamula E, Haugen HJ, Chasan S, de Mulder EL, Jansen JA, Leeuwenburgh SC. Enzymatically induced mineralization of platelet-rich fibrin. J. Biomed. Mater. Res. A. 2012, 100(5), 1335-46.

Uwagi

PL

Badania zostały sfinansowane z prac statutowych Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie (Nr 11.11.160.256).