Kompozyty gradientowe dla medycyny regeneracyjnej

• Autorzy: Szaraniec B. , Kotula K. , Chłopek J.

Warianty tytułu

EN

Graded composites for regenerative medicine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Otrzymano trzy rodzaje biodegradowalnych kompozytów gradientowych przeznaczonych na implanty dla chirurgii kostnej. Osnowę kompozytów stanowił kopolimer laktydu z glikolidem, a jako faz modyfikujących użyto zarówno długich włókien węglowych oraz poliakrylonitrylowych, jak również cząstkek alginianowych i [beta]-TCP. Włókna odpowiadają przede wszystkim za właściwości mechaniczne kompozytów, natomiast głównym zadaniem cząstek jest zapewnienie materiałom lepszych właściwości biologicznych poprzez resorpcję in vitro, tworzenie odpowiedniej porowatości, poprawę osteointegracji z tkanką kostną oraz jej stymulację do szybszej regeneracji (bioaktywność TCP). Kompozyty gradientowe w postaci sześciennych kostek otrzymano metodą prasowania na gorąco folii kompozytowych. Próbki inkubowano w sztucznym środowisku biologicznym (8 tygodni, woda destylowana, 37°C) i co tydzień mierzono pH oraz przewodności płynu. Na podstawie zmian właściwości mechanicznych próbek, ich masy oraz prędkości fali ultradźwiękowej oraz obserwacji mikroskopowych (SEM) oceniano trwałość kompozytów oraz sposób ich degradacji.

EN

Composites are the most often investigated materials for tissue repair or replacement. Especially the biomimetic composites with graded structure are under special attention. The majority of natural tissues, among other bone tissue, represents the same structure and can be characterized by properties varying with directions. The Young modulus and porosity gradients, existing in bone, are the most important gradients from the point of view of biomedical applications. One of the most important expectations for present and future implants for regenerative medicine is their various microstructure (e.g. strengthening directions, porosity), and controllable biodegradation rate that match the rate of tissue growth. Concept of graded composite material allows manufacturing of biofunctional implants tailored to fit tissue structure and properties. In this work we present three types of graded composites differing in composition and arrangement of modifying phases. All these composites are biodegradable. They are containing polylactide-co-glycolide (PGLA) as a matrix and long fibers of carbon (C) and polyacrylonitryle (PAN) as reinforcement. Additionally resorbable powders of tricalcium phosphate (TCP) and sodium alginate (NaAlg) assure an obtainment of proper porosity and improvement of osteointegration with tissue. The samples (cubes 10x10 mm) were prepared by mould pressing of thin composite films. As a consequence of their graded nature they show controlled Young modulus, porosity and resorption time. Their behaviour was examined in artificial biological environment (8 weeks, distilled water, 37°C) by measuring the velocity of ultrasonic wave, conductivity, pH and mass changes, and microscopic observations (SEM). Before and after incubation mechanical properties of composites were compared using universal testing machine.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt gradientowy; kompozyt polimerowy; materiał biomimetyczny; kompozyt włóknisty; medycyna regeneracyjna

EN

graded composite; polymer composite; biomimetic material; regenerative medicine

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 3
• Strony: 205--209
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szaraniec B.

autor

Kotula K.

autor

Chłopek J.

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

Bibliografia

• [1] Chłopek J., Szaraniec B., Michalska M. Bioactive graded composites, Engineering of Biomaterials 2006, 58-60, 94-97.
• [2] Huang M., Wang R., Thomson V., Rekow D., Soboyejo W.O., Bioinspired design of dental multiayers, J. Mater. Sci.: Med. 2007, 18, 57-66.
• [3] Guoa H., Khorb K.A., Boeya Y.C., Miao X., Laminated and functionally graded hydroxyapatite/yttria stabilized tetragonal zirconia composites fabricated by spark plasma sintering, Biomaterials 2003, 24, 667-675.
• [4] Chłopek J. i in., The influence of carbon fibres on the resorption time and mechanical properties of the lactide-glycolide co-polymer, J. Biom. Sci. 2007, 18, 1355-1368.
• [5] Dobrzyński P., Kasperczyk J., Bero M., Nowe możliwości syntezy i zastosowania w medycynie biodegradowalnych kopolimerów glikolidu nie zawierających cyny, Inżynieria Biomateriałów 2002, 23-25, 27-29.
• [6] Gadomska K., Stodolak E., Błażewicz M., Badania nad biozgodnością kompozytów polimerowych: polilaktyd/włókna alginianowe, Przegląd Lekarski 2007, 64, 49-53.
• [7] Tylman D., Dziak A., Traumatologia narządu ruchu, PZWL, Warszawa 1995.