Analiza średniego stopnia szarości w procesie biodegradacji włóknin węglowych

• Autorzy: Zembala-Nożyńska E. , Nożyński J. , Sabat D. , Dąbrówka K. , Cieślik T. , Szczurek Z.

Warianty tytułu

EN

The mean greyness level analysis in the assessment of the biodegradation process of carbon cloths

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wprowadzenie: Badania biomateriałów obejmują trzy kierunki: tolerancję tkankową, biozgodność i biodegradację. Celem badania była ocena biodegradacji trzech rodzajów chemicznie modyfikowanej włókniny węglowej z użyciem średniego stopnia szarości jako obiektywnego wskaźnika procesu biodegradacji. Materiał i metodyka: Wykorzystano fragmenty tkankowe pobrane od 48 królików, którym wykonano ubytki kostne o średnicy 6 mm w bocznej powierzchni żuchwy. Ubytki wypełniano: 1. włókniną węglową z grupami kwasowymi i zasadowymi na powierzchni, 2. włókniną węglową z grupami kwasowymi na powierzchni, 3. włókniną pokrytą pirowęglem i zawierającą grupy zasadowe na powierzchni. Tkanki pobrano w 1, 2, 3, 6, 9, 12, 24 i 52 tygodniu od wszczepienia. Średni stopień szarości mierzono w preparatach histologicznych wykorzystując system analizy obrazu (QUANTIMET 500+). Wyniki: Największe zmiany średniego stopnia szarości wykazano w przypadku włókniny z grupami kwasowymi i zasadowymi (39% wzrost średniej szarości), następnie dla włókniny pokrytej pirowęglem (9.7% spadek średniej szarości) zaś włóknina zawierająca grupy kwasowe na powierzchni wykazywała wzrost (około 13,5% wartości początkowych). Średni stopień szarości korelował znamiennie dodatnio z czasem obserwacji. Wnioski: 1. Biodegradacja różnych rodzajów włókniny węglowej wskazuje wahania średniego stopnia szarości, zależy to od chemicznej modyfikacji jej powierzchni. 2. Włóknina węglowa z kwasowymi i zasadowymi grupami posiada najwyższy stopień biodegradacji.

EN

Introduction: Biomaterial studies comprise three main aspects: the tissue tolerance and performance (biocompliance and biocompatibility), and biodegradation. The aim of the study was the assessment of the biodegradation of three kinds of chemically modified carbon cloth using mean greyness level as an objective factor of biodegradation process. Material and methods: In this study the tissue fragments were used, harvested from 48 rabbits after preparing the 6 mm diameter bone defects in lateral surface of the mandible. Bone defects were filled with: 1. carbon cloth with acidic and basic groups on the surface, 2. carbon cloth with acidic groups on the surface, 3. carbon cloth coated with pyrocarbon, with basic groups on the surface. The tissue specimens were harvested at 1, 2, 3, 6, 9, 12, 24 and 52 week after the carbon cloth implantation. The mean grey level was measured on the histological slides using the image analysis system (QUANTIMET 500+). Results: The highest changes of the mean grey level presented the cloth with basic and acidic groups (39% mean grey level increase), then carbon cloth coated with pyrocarbon (9.7% mean grey level decrease) but the carbon cloth with acidic groups showed the increase (circa 13.5% of the initial value). The mean grey level showed the positive significant correlation with the time of the observation. Conclusion: 1. The biodegradation of the various kinds of the carbon cloth shows the oscillations of the mean grey level, it dependents of the chemical modifications of its surfaces. 2. The carbon cloth type I with the acidic and basic surface radicals possess the highest rate of the biodegradation.

Słowa kluczowe

PL

biomateriały; węgiel; biodegradacja; średni stopień szarości

EN

biomaterials; carbon; biodegradation; mean grey level

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów
• Czasopismo: Inżynieria Biomateriałów
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 5, nr 20
• Strony: 15--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab.

Twórcy

autor

Zembala-Nożyńska E.

• Katedra i Zakład Patomorfologii, Śląska Akademia Medyczna, Zabrze

autor

Nożyński J.

• Katedra i Zakład Farmakologii, Śląskiej Akademii Medycznej w Zabrzu

autor

Sabat D.

• Katedra i Zakład Patomorfologii, Śląska Akademia Medyczna, Zabrze

autor

Dąbrówka K.

• Katedra i Zakład Patomorfologii, Śląska Akademia Medyczna, Zabrze

autor

Cieślik T.

• I Katedra i Klinika Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Śląskiej Akademii Medycznej, Zabrze

autor

Szczurek Z.

• atedra i Zakład Patomorfologii, Śląska Akademia Medyczna, Zabrze

Bibliografia

• [1] Chłopek J.: "Kompozyty węgiel-węgiel. Otrzymywanie i zastosowanie w medycynie" Ceramika 52. Pol Biul Ceram. No 14. 1997. Kraków
• [2] Fraunhofer J. A., L' Estange P.R., Mack A.O.:" Male rials science in dental implantation and a promising new material: vitreous carbon". Bioengineering 1971 ;6:114
• [3] Gierkowa A., Kamińska - Olechnowicz В , Olechnowicz А.: "Keraloprolezowanie" Klin Oczna 1982;84:375-7
• [4] Schnitman P.A , Woolfson M.W., Feingold L„ Gettleman H.M., Freedman H.M., Kalis P.J., Buchanan W., Schulman L.B.;"Vitreous carbon implants: a five-year study in baboons". J Prosthet Dent 1980;44:190-200
• [5] Rushton N., Dandy D.J., Naylor C.P.E.:"The clinical arthroscopic and histological findings after replacement of the anterior cruciate ligament with carbon fibre". J Bone Joint Surg 1983;65:308-9
• [6] Cronin A.J., Llewelyn J., Hopkins R.: "Complications of use of carbon fibre in the temporomandibular joint: a case report." Br J Oral Maxillofac Surg. 1992;30:186-9
• [7] Demmer P.. Fowler M., Marino A.A.:"Use of carbon fibers in the reconstruction of knee ligaments. Clin Orthop Rei Res 1991 ;271:225- 232
• [8] Forster I.W., Ralis Z.A.. McKibbin В., Jenkins D.H.R.."Biological reaction to carbon fiber implants: the formation and structure of a carbon-induced "neotendon". Clin Orthop 1978;131:299-307
• [9] Górecki A., Kuś W.M., Błażewicz S., Chłopek J , Powrożnik A., Pykało R.:"Węglowa proteza więzadta krzyżowego przedniego w badaniach doświadczalnych". Kolano 1991 ;1:87-94
• [10] Jenkins GM, Carvalho F X.:"Biomedical applications of carbon fibre reinforced carbon in implanted prostheses" Carbon 1977; 15:33¬37
• [11] Jenkins D.H.R., McKibbin B.:"The role of flexible carbon fibre implants as tendon and ligament substitute in clinical practice. A preliminary report." J Bone Joint Surg 1980;62:497-9
• [12] Kusz D.. Тоkarowski.:'"P lasty ka toreb kowo-więzadlowa nawracającego zwichnięcia stawu ramienno-promieniowego z użyciem biomateriału węglowego". Inż Materia) 1993;5:126
• [13] Milka S., Tokarowski A.. Papież M., Mrowiec A.: "Ocena wyników rekonstrukcji więzadta kruczo-obojczykowego więzadłową protezą węglową". Inż Material 1993:5:121-2
• [14] Minns R.J., Flynn M.:'Intraarticuiar implant of filamentous carbon fibre in the experimental animal" J Bioeng 1978;2:279-286
• [15] Mrowieć A., Tokarowski A.. Milka S., Papież M.: 'Materiały węglowe w leczeniu przerwania ciągłości ścięgna Achillesa". Inż Materiał 1993:5:124-5
• [16] Cieślik Т., Pogorzetska-Slronczak В , Szczurek Z,, Sabat O.: "Obserwacje nad wpływem włókniny węglowej na gojenie się tkanki kostnej w ubytkach pooperacyjnych wyrostków zębodołowych szczęk" III Konferencja "Biomateriały Węglowe" Rytro 1992. s23- 28
• [17] Louis JP. Dabadie M.:'Fibrous carbon implants for the mantenance of bone volume after tooth avulsion. Biomaterials 1990:11:525¬528
• [18] Benke G., Kuś W.M., Górecki A., Pykało R., Powroźnik A. : Wypełnianie ubytków chrzęstnych włókniną węglową - obserwacje odległe" II Konferencja "Biomateriały Węglowe" Rytro 91 s.1-3
• [19] Cieślik Т., PogorzeIska-Stronczaк В.:'Kilkuletnia ocena gojenia ubytków kości wyrostków zębodołowych w obecności włókniny węglowej" VI Konferencja "Biomateriały Węglowe i Ceramiczne" , Rytro 1995, s.35-37
• [20] Guiral J., Fernandez L., Curto J.M., Basora J„ Vincente P.: "Carbon and polyester fibers as a scaffold for bone repair - studies of segmentary implants in the rabbit radius". Acta Orthop Scand 1990,61:16-20
• [21] Kotela I.:"Wyniki operacyjnego leczenia złamanych kostek goleni kompozytowymi materiałami węglowymilnź Materiał 1993;5:137- 8
• [22] Pampuch R. :'Włókna węglowe". AGH Kraków 1986
• [23] Prakash R,, Marwah S., Goel S.O., Tuli S.M.:"Carbon fibre reinforced epoxy implants for bridging large osteoperiosteal gaps". Biomaterials 1986;9:198-202
• [24] Minns R.J., Denton M.J., Dunstone G.H . Sunter J.P : "An experimental study of the use of a carbon fibre patch as a hernia prosthe¬sis rnatenal". Biomaterials 1982;3:199-203
• [25] Cieślik Т., РоgorzeIska-Stronczak В., Szczurek Z., Koszowski R., Skowronek J.. Sabat D., Zajęcki W.: "Odpowiedź tkankowa na wszczep z materiału złożonego z włókien węglowych i polisulfonu" VII Konferencja "Biomateriały w medycynie i weterynarii" Rytro 1996r s.21-24
• [26] Cieślik Т., Szczurek Z., Pogorzelska-Stronczak В., Sabal D , Koszowski R., Zajęcki W : "Wpływ włókniny węglowej nasyconej h yd roksya paty tern na gojenie ubytków kostnych na podsta¬wie badań morfologicznych" VIII Konferencja "Biomateriały w medycynie i weterynarii" Zembrzyce 1997r.. s.7
• [27] Goodship A E., Wilcock S., Shah J.S : "The development of tissue around various prosthetic implants used as replacements for ligaments and tendons. Clin Orthop Rel Res 1985;196:61-68
• [28] Jenkins D.H.R., Forster I.W.. McKibbin В., Ralis Z.A.:"lnduction of tendon and liganemt formation by carbon implant" J Bone Joint Surg 1977;59B:53
• [29] Błażewicz M., Btażewicz S., Wajler С.: "Mechanical and implant behaviour of chemically modified carbon braids" Ceramics Int 1994:20:99-103
• [30] Czajkowska В., Błażewicz M.: Phagocytosis of chemically modified carbon materials. Biomaterials 1997;18:69-74
• [31] Błażewicz M., Paluszkiewicz Cz., Pamuła E., Zamorska L., Żołnierek M., Nowak В., Menaszek E.; Wpływ struktury chemicznej budowy powierzchni włóknistych materiałów węglowych na ich zachowanie w środowisku biologicznym. Biuletyn PAŃ 1994
• [32] Dąbrówka K,., Nożyński J., Zembala-Nożyńska E., Błażewicz S.: "Average greyness degree - as an objective parameter of carbon fibre biodegradation". Inż Biomateriałów2001;13:3-8
• [33] Cieślik Т.:'Płytki i śruby z kompozytu węgiel-węgiel do zespoleń odłamów żuchwy. Badania doświadczalne i kliniczne." Rozprawa habilitacyjna. Sl.A.M. Katowice 1993r.
• [34] Pykało R.:'Obrazy mikroskopowe i radiologiczne implantów węglowych" w; Kuś W.M. (red).: "Biomateriały w Medycynie" Drukarnia Agencji Poligraficzno-Wydawniczej KARNIOWICE, 1993, s,89-91