Modyfikacja warstwy wierzchniej fosforanów wapnia polimerami biodegradowalnymi

• Autorzy: Szubert M. , Adamska K. , Voelkel A. , Buchwald T. , Szybowicz M.

Warianty tytułu

EN

Surface modification of calcium phosphates by biodegradable polymers

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem pracy była modyfikacja warstwy wierzchniej biomateriałów ceramicznych należących do grupy fosforanów wapnia-hydroksyapatyt (HA) oraz ß-fosforan trójwapniowy (ß-TCP), a następnie określenie wybranych właściwości biologicznych otrzymanych materiałów. Jako modyfikatory zastosowano dwa polimery biodegradowalne: glikol poli(oksy etylenowy) (PEG) oraz polihydroksymaślan (PHB). Pomyślność procesu modyfikacji potwierdzono za pomocą spektroskopii w podczerwieni (FT-IR; ATR) oraz spektroskopii Ramana. Biomateriały przed modyfikacją oraz po modyfikacji poddano testom określającym ich zdolność do degradacji oraz narastania hydroksyapatytu. Test degradacji przeprowadzono zanurzając materiały w roztworze buforowym tris-HCl przez okres czterech tygodni, w ciągu których dokonywano pomiaru masy w odstępach tygodniowych. W celu zbadania zdolności wzrostu hydroksyapatytu na powierzchni materiałów, próbki inkubowano w płynie symulującym osocze krwi (SBF) w temperaturze 37oC przez miesiąc. Zmiany zachodzące na powierzchni badanych materiałów rejestrowano w odstępach tygodniowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz spektroskopii w podczerwieni. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że szybkość procesu degradacji (obliczona na podstawie procentowego ubytku masy) biomateriałów modyfikowanych zwiększyła się w przypadku hydroksyapatytu zarówno modyfikowanego PEG jak i PHB, natomiast w przypadku ß-TCP szybkość ta była na porównywalnym poziomie w porównaniu do materiału wyjściowego. Analiza obrazów wykonanych z wykorzystaniem SEM wykazała widoczne zmiany w morfologii powierzchni modyfikowanych materiałów. Zmiany te mogą świadczyć o właściwościach osteoindukcyjnych tych biomateriałów.

EN

The main aim of this study is surface modification of ceramic biomaterials, belong to calcium phosphates group-hydroxyapatite (HA) and ß-tricalcium phosphate (ß-TCP)- and furthermore selected biological properties of obtained materials is determined. Polyethylene glycol (PEG) and polyhydroxybutyrate (PHB) are used as modifiers. The process of surface modification of biomaterials is confirmed by means of infrared spectroscopy (FT-IR; ATR) and Raman spectroscopy. In presented study the obtained powder materials are formed on pellets and incubated in SBF (simulated body fluids solution) at body temperature. Formation of apatite layer was evaluated by means of Scanning Electron Microscope (SEM). The degradation behavior was carried out at 37oC for up to 28 days at pH 7.4 using Tris-HCl solution, and is referred to as simulation solution testing. The samples were incubated for 7, 14, and 28 days for the both simulation solution testing, using triplicate samples. The degradation testing of modified HA showed a higher weight loss compared with unmodified HA. In the case of ß-TCP the degradation rate was in similar level before and after modification. SEM images of materials showed visible changes in all of biomaterials surfaces. This changes may suggest the ability to form HA and osteoinductive properties of materials.

Słowa kluczowe

PL

hydroksyapatyt; ß-fosforan trójwapniowy; modyfikacja warstwy wierzchniej; glikol polioksyetylenowy; polihydroksymaślan; bioaktywność

EN

hydroxyapatite; surface modification; polyethylene glycol; polyhydroxybutyrate; bioactivity; β-tricalcium phosphate

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.
• Strony: 29--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szubert M.

• Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

autor

Adamska K.

• Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

autor

Voelkel A.

• Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Pl. M. Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

autor

Buchwald T.

• Politechnika Poznańska, Wydział Fizyki Technicznej, Katedra Spektroskopii Optycznej, ul. Nieszawska 13a, 60-965 Poznań, Polska

autor

Szybowicz M.

• Politechnika Poznańska, Wydział Fizyki Technicznej, Katedra Spektroskopii Optycznej, ul. Nieszawska 13a, 60-965 Poznań, Polska

Bibliografia

• [1] B. Świeczko-Żurek, Biomateriały, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2009.
• [2] Praca zbiorowa pod redakcją A. Skręta, Biomateriały, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2004.
• [3] S. Błażewicz, L. Stoch, Biomateriały tom 4, PAN, 2000.
• [4] A. Zima, Wpływ dodatków modyfikujących na właściwości hydroksyapatytowych wielofunkcyjnych tworzyw implantacyjnych przeznaczonych na nośniki leków, rozprawa doktorska AGH im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Kraków 2007.
• [5] J. B. Park, J. D. Bronzino, Biomaterials Principles and Applicaions, CRC Press, USA, 2002
• [6] D. Buddy Ratner, Allan S. Hoffman, Frederick J. Schoen, Jack E. Lemons, Biomaterials Science, Academic Press, 2000
• [7] T. Kokubo, Bioceramic and their clinical application, Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, 2008.
• [8] J. A. Burdick, R.L. Mauck, Biomaterials and Tissue Engineering Application, Springer-Verlag, Wien, 2011.
• [9] R.B. Heimann, Classic and Advanced Ceramics: From Fundamentals to Applications, Wiley-Vch Verlag, Weinheim, 2010.

Uwagi

PL

Praca finansowana przez Polskie Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (grant NN204 137638).