Badania mikroskopowe włókien z polilaktydu otrzymanych techniką elektroprzędzenia jako materiałów na rusztowania komórkowe dla inżynierii tkankowej

• Autorzy: Socha A. , Błażewicz M.

Warianty tytułu

EN

Microscopic studies of polylactide electrospun fibres designed for tissue engineering scaffolds

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Kość jest tkanką pełniącą bardzo ważną rolę w organizmie ludzkim, np. podczas poruszania się czy jako ochrona narządów wewnętrznych. Dzięki dużym zdolnościom regeneracyjnym tkanki kostnej, jej drobne uszkodzenia mogą samoistnie ulec wyleczeniu. Jednakże w przypadku poważniejszych urazów interwencja chirurgiczna staje się konieczna. Mając na uwadze liczne wady tego rozwiązania, w ostatnim czasie na znaczeniu zyskało podejście alternatywne, polegające na zastosowaniu rusztowań komórkowych do regeneracji tkanki kostnej. Celem wspomnianego postępowania jest stworzenie trójwymiarowej struktury umożliwiającej i wspomagającej regenerację tkanki kostnej. Ponieważ struktury porowate otrzymywane w wyniku elektroprzędzenia swoją budową przypominają naturalną kość, stanowią one idealne środowisko do wysiania i namnożenia komórek. W niniejszej pracy, wykorzystując technikę elektroprzędzenia, otrzymano włókna z polilaktydu (PLA) jako materiał na rusztowania komórkowe do regeneracji tkanki kostnej. Ponadto zbadano wpływ takich parametrów procesu jak skład rozpuszczalnika, stężenie polimeru czy dodatek soli na strukturę otrzymywanych włókien. W celu polepszenia właściwości mechanicznych potencjalnych rusztowań komórkowych, otrzymano także nanokompozytowe włókna z PLA z dodatkiem sfunkcjonalizowanych wielowarstwowych nanorurek węglowych (MWCNT). Uzyskane struktury były badane przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM).

EN

Bone is a tissue playing crucial role in human body, e.g., during locomotion or by protecting the internal organs. Thanks to bone's high regenerative capacity, its minor injuries may be spontaneously healed. Larger bone defects however need surgical intervention. Considering numerous disadvantages characterising this approach, bone tissue engineered scaffolds have recently gained considerable interest. Its aim is to design a 3D structure which will enable and promote bone regeneration. As porous structures obtained by electrospinning resemble natural bone, they represent a perfect environment for cell attachment and proliferation. In this work polylactide (PLA) nanofibres were electrospun in order to create a scaffold for bone regeneration. The influence of parameters such as solvent composition, polymer concentration or salt addition on the morphology of the electrospun fibres was investigated in this work. In order to improve scaffold's mechanical properties we manufactured a nanocomposite of PLA and functionalized multiwall carbon nanotubes (MWCNT) using electrospinning technique as well. The obtained scaffolds were examined using scanning electron microscope (SEM).

Słowa kluczowe

PL

inżynieria tkanki kostnej; rusztowania komórkowe; PLA; CNT

EN

bone tissue engineering; scaffolds; PLA; CNT

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 15, no. 115
• Strony: 12--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Socha A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Błażewicz M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Stevens M.: Biomaterials for bone tissue engineering. Materials Today 11 (2008) 18-25.
• [2] Stylios G., Wan T., Giannoudis P.: Present status and future potential of enhancing bone healing using nanotechnology. Injury: International Journal of the Care of the Injured 38 (2007) S63-S74.
• [3] Di Martino A., Liverani L., Rainer A., Salvatore G., Trombetta M., Denaro V.: Electrospun scaffolds for bone tissue engineering. Musculoskeletal Surgery 95 (2011) 69-80.
• [4] Frenot A., Chronakis I.: Polymer nanofibers assembled by electrospinning. Current Opinion in Colloid Interface Science 8 (2003) 64-75.
• [5] Pham Q., Sharma U., Mikos AG.: Electrospinning of Polymeric Nanofibers for Tissue Engineering Applications: A Review. Tissue Engineering 12 (2006) 1197-1211.
• [6] Garlotta D.: A Literature Review of Poly(Lactic Acid). Journal of Polymers and the Environment 9 (2001) 63-84.
• [7] Torres-Giner S., Gimeno-Alcaniz J., Ocio M., Lagaron J.: Optimization of Electrospun Polylactide-Based Ultrathin Fibers for Osteoconductive Bone Scaffolds. Journal of Applied Polymer Science 122 (2011) 914-925.
• [8] Yang T., Wu D., Lu L., Zhou W., Zhang M.: Electrospinning of Polylactide and Its Composited With Carbon Nanotubes. Polymer Composites 32 (2011) 1280-1288.
• [9] Zhang L., Webster TJ.: Nanotechnology and nanomaterials: Promises for improved tissue regeneration. Nano Today 4 (2009) 66-80.
• [10] Fraczek-Szczypta A., Menaszek E., Błażewicz S.: Some Observations on Carbon Nanotubes Susceptibility to Cell Phagocytosis. Journal of Nanomaterials 2011 (2011).
• [11] Socha A., Błażewicz M.: Electrospun fibers modified with MWCNT as scaffolds for bone tissue regeneration. The Annual World Conference on Carbon June 17-22, 2012, Krakow, Poland, Program and Abstracts (ID 1089).
• [12] Stodolak-Zych E., Gora A., Zych L., Szumera M.: Bioactivity of fibrous Polymer Based Nanocomposites for Application in Regenerative Medicine. Materials Science Forum 714 (2012) 229-236.
• [13] Huang ZM., Zhang YZ., Kotaki M., Ramakrishna S.: A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. Composites Science and Technology 63 (2003) 2223-2253.
• [14] Teo WE., Inai R., Ramakrishna S.: Technological advances in electrospinning of nanofibers. Science and Technology of Advanced Materials 12 (2011) 1-19.
• [15] Hohman M., Shin M., Rutledge G., Brenner M.: Electrospinning and electrically forced jets. I. Stability theory. Physics of Fluids 12 (2001) 2201-2220.
• [16] Yarin A., Koombhongse S., Reneker D.: Tylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibers. Journal of Applied Physics 90 (2001) 4836-4846.
• [17] Kenawy ER., Bowlin G., Mansfield K., Layman J., Simpson D., Sanders E., Wnek G.: Release of tetracycline hydrochloride from electrospun poly(ethylene-co-vinylacetate), poly(lactic acid), and a blend. Journal of Controlled Release 81 (2002) 57-64.
• [18] Inai R., Kotaki M., Ramakrishna S.: Structure and properties of electrospun PLLA single nanofibers. Nanotechnology 16 (2005) 208-213.
• [19] Zong X., Kim K., Fang D., Ran S., Hsiao BS., Chu B.: Structure and process relationship of electrospun bioadsorbable nanofiber membranes. Polymer 43 (2002) 4403-4412.
• [20] Wright L., Young R., Andric T., Freeman J.: Fabrication and mechanical characterization of 3D electrospun scaffolds for tissue engineering. Biomedical Materials 5 (2010) 055006 (9pp).
• [21] Lee KH., Kim HY., La YM., Lee DR., Sung NH.: Influence of a Mixing Solvent with Tetradydrofuran and N,N-Dimethylformamide on Electrospun Poly(vinyl chloride) Nonwoven Mats. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics 40 (2002) 2259-2268.
• [22] Lee KH., Kim HY., Khil MS., Ra YM., Lee DR.: Characterization of nano-structured poly(ε-caprolactone) nonwoven mats via electrospinning. Polymer 44 (2003) 1287-1294.
• [23] Hsu CM., Shivkumar S.: N,N-Dimethylformamide Additions to the Solution for the Electrospinning of Poly(ε-caprolactone) Nanofibers. Macromolecular Materials and Engineering 289 (2004) 334-340.
• [24] Potschke P., Bhattacharyya A., Janke A., Pegel S., Leonhardt A., Taschner C., Ritschel M., Roth S., Hornbostel B., Cech J.: Melt Mixing as Method to Disperse Carbon Nanotubes into Thermoplastic Polymers. Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures 12 (2005) 211-224.
• [25] Wu D., Wu L., Zhang M., Zhao Y.: Viscoelasticity and thermal stability of polylactide composited with various functionalized carbon nanotubes. Polymer Degradation and Stability 93 (2008) 1577-1584.
• [26] Wu D., Wu L., Zhou W., Zhang M., Yang T.: Crystallization and Biodegradation of Polylactide/Carbon Nanotube Composites. Polymer Engineering and Science 50 (2010) 1721-1733.

Uwagi

PL

Niniejsza praca była wspierana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach ptrojektu nr N N507 463537