Opracowanie i charakterystyka biokompozytu z chitozanu i bioszkła dotowanego ZnO

• Autorzy: Ciołek L. , Biernat M. , Jaegermann Z. , Tymowicz-Grzyb P. , Jastrzębska A. , Olszyna A.

Warianty tytułu

EN

Preparation and characterization of chitosan/ZnO-doped bioglass biocomposite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono oczekiwania i wymagania stawiane podczas projektowania biomateriałów stosowanych jako wypełnienia ubytków tkanki kostnej. Jako przykład złożoności procesu opracowywania wykorzystano wyniki badań, których celem było wytworzenie i wstępna ocena właściwości fizykochemicznych porowatych biokompozytów na bazie roztworów chitozanu oraz bioszkła z układu CaO-SiO₂-P₂O₅ dotowanego ZnO. Wytworzone biokompozyty mają odpowiednio dobrany skład chemiczny i optymalny do osteointegracji, średni wymiar porów. Wyniki badań SEM-EDS po inkubacji w SBF potwierdzają zdolność do bioaktywności. Jednak, aby opracowane biokompozyty mogły być rozważane jako materiały do wypełniania ubytków tkanki kostnej wymagają one dalszych badań, zalecanych w normie ISO 10993-1.

EN

The paper presents the expectations and requirements for designing of biomaterials used for filling bone tissue defects. Results of the research on preparation and preliminary assessment of physicochemical properties of porous biocomposites based on chitosan solutions and bioglass from the ZnO-doped CaO-SiO₂-P₂O₅ system were used as an example of the complexity of the design process. The obtained biocomposites have a properly prepared chemical composition and an average pore size, optimal for osteointegration. The results of SEM-EDS studies after incubation in SBF confirm the ability to bioactivity. However, for considering the developed biocomposites as materials for filling bone defects, further research in accordance with ISO 10993-1 is required.

Słowa kluczowe

PL

biomateriał; biokompozyt; bioszkło; analiza SEM-EDS; bioaktywność

EN

biomaterial; biocomposite; bioglass; SEM-EDS analysis; bioactivity

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 69, nr 6
• Strony: 17--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.. fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Ciołek L.

• Zakład Biomateriałów, Oddział Ceramiki i Betonów Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Biernat M.

• Zakład Biomateriałów, Oddział Ceramiki i Betonów Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Jaegermann Z.

• Zakład Biomateriałów, Oddział Ceramiki i Betonów Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Tymowicz-Grzyb P.

• Zakład Biomateriałów, Oddział Ceramiki i Betonów Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Postępu 9, 02-676 Warszawa

autor

Jastrzębska A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Olszyna A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Kim B.S., Park I.K., Hoshiba T., et al., Design of artificial extracellular matrices for tissue engineering, Prog Polym Sci., 36, 2011, 238–268.
• [2] Wake M.C. Patrick C.W., Jr. Mikos Antonios G., Pore morphology effects on the fibrovascular tissue growth in porous polymer substrates, Cell Transplant. 1994;3:339.
• [3] Daculsi G., Smart scaffolds: the future of bioceramic, J Mater Sci-Mater Med., 26, 2015, 154.
• [4] Borkowski L., Pawłowska M., Radzki R.P., et al., Effect of a carbonated HAP/β-glucan composite bone substitute on healing of drilled bone voids in the proximal tibial metaphysis of rabbits, Mat Sci and Eng C, 53, 2015, 60–7.
• [5] Di Martino A., Sittinger M., Risbud M.V., Chitosan: A versatile biopolymer for orthopedic tissue-engineering, Biomaterials, 26, 2005, 5983–5990.
• [6] Crovace M.C., Souza M.T., Chinaglia C.R., et al., Biosilicate – A multipurpose, highly bioactive glass-ceramic. In vitro, in vivo and clinical trials, J Non-Cryst Solids., 432, 2016, 90–110.
• [7] Hench L.L., Wheeler D.L., Greenspan D.C., Molecular control of bioactivity in sol-gel glasses, J Sol-Gel Sci Techn., 13, 1998, 245–250.
• [8] Balamurugan A., Balossier G., Laurent-Maguin D., et al., An in vitro biological and anti-bacterial study on a sol-gel derived silver-incorporated bioglass system, Dent Mater., 24, 2008, 1343–1351.
• [9] Thian E.S., Konishi T., Kawanobe Y., et al., Zinc-substituted hydroxyapatite: a biomaterial with enhanced bioactivity and antibacterial properties, J Mater Sci-Mater Med., 24, 2013, 437–445.
• [10] Ciołek L., Karaś J., Olszyna A., Traczyk S., New silver-containing bioglasses, Engineering of Biomaterials, XI, 2008, 25–27.
• [11] Zhu H., Hu Ch., Zhang F., et al., Preparation and antibacterial property of silver-containing mesoporous 58S bioactive glass, Mater Sci Eng C., 42, 2014, 22–30.
• [12] Kim T.N., Feng Q.L., Kim J.O., et al., Antimicrobial effects of metal ions (Ag+, Cu2+, Zn2+) in hydroxyapatite, J Mater Sci-Mater Med., 9, 1998, 129–134.
• [13] Ciołek L., Karaś J., Olszyna A., Zaczyńska E., Czarny A., Biernat M., In vitro studies of antibacterial activity of sol-gel bioglasses containing Mg, Sr and Au, Engineering of Biomaterials, 134, 2016, 25–30.
• [14] Cui Y., Zhao Y., Tian Y., et al., The molecular mechanism of action of bactericidal gold nanoparticles on Eschericha coli, Biomaterials, 33, 2012, 2327–2333.
• [15] Goh Y.F., Alshemary A.Z., Akram M., et al., In-vitro characterization of antibacterial bioactive glass containing ceria, Ceram Int., 40, 2014, 729–737.
• [16] Białek M., Zyska A., The biomedical role of zinc in the functioning of the human organism, Pol J Public Health, 124, 2014, 1560–163.
• [17] Oki A., Parveen B., Hossain S., Adeniji S., Donahue H., Preparation and in vitro bioactivity of zinc containing sol-gel-derived bioglass materials, J Biomed Mater Res A, 2004, 69:216–221.
• [18] Balamurugan A., Balossier G., Kannan S., Michel J., Rebelo A.H.S., Ferreira, Development and in vitro characterisation of sol-gel derived CaO-P2O5-SiO2-ZnO bioglass, Acta Biomater, 3, 2007, 255–62.
• [19] Kokubo T., Takadama H., How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?, Biomaterials 27, 2006, 2907–15.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).