Degradowalne skaffoldy kompozytowe w chirurgii kostnej

• Autorzy: Ziąbka M. , Stodolak E. , Chłopek J.

Warianty tytułu

EN

Composite degradable scaffolds in bone surgery

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było wytworzenie materiałów kompozytowych, które służyć mają jako porowate podłoża przeznaczane dla inżynierii tkankowej. Do konstrukcji tych materiałów zastosowano biopolimer alginian sodu (NaAlg), który w pierwszym etapie poddawano obróbce chemicznej (kąpiele żelujące w roztworze CaCl2). Materiał formowano do postaci mikrosfer o średnicy d ~ 300 +400 žm. Stanowił on jedną z faz porotwórczych dla syntetycznej matrycy polimerowej (PGLA). Drugim porogenem, jaki zastosowano w materiale kompozytowym, był wyjściowy proszek z alginianu sodu (ziarna wyjściowe o średnicy d ~ 260 žm). W następnym etapie materiał biopolimerowy (kulki alginianowe z Ca(Alg)2 i wyjściowy proszek z NaAlg) wprowadzano do matrycy z kopolimeru laktydu i glikolidu (PGLA), otrzymując w ten sposób serię materiałów kompozytowych o różnym udziale masowym porogenu (60+63% wag. porogenu). Badano zachowanie się materiałów kompozytowych w środowisku biologicznym (badania degradacji in vitro), stosując jako medium immersyjne wodę i izotoniczny płyn wieloelektrolitowy (płyn Ringera). Stwierdzono, że szybkość degradacji kompozytu zależy od postaci porogenu. Szybszą degradację obserwuje się w przypadku zastosowania jako fazy porotwórczej proszku z alginianu sodu (monitoring przewodnictwa jonowego i pH płynu immersyjnego, obserwacje SEM). Dodatkowo wykazano (XRD), że zastosowana faza porotwórcza - kule z alginianu wapnia (Ca(Alg)2) są odpowiedzialne za krystalizację w porach materiału struktur apatytowych, a zatem otrzymany materiał może być uważany za materiał bioaktywny.

EN

The aim of this study was to form composite materials which can be use as porous scaffolds for tissue engineering. The sodium alginate (powder form) was used as a biopolymer. In the first stage of the experiment alginate powder was chemically formed in bath gelation (CaCl2 solution). During the formation process the spherical shape of the material was obtained. The diameter's range was between 300 and 400 žm. Alginate spheres were one of the porogene's phases which were used in the synthetic polymer matrix (PGLA). The second porogene which was used in the composite material was the initial alginate powder (grain's diameter, d ~260 žm). In the next stage the biopolymer material (alginate spheres with different diameters and alginate powder) were introduced into the polylactide-co- -glicolide matrix (PGLA). In that way various series of composite materials with different volume fractions of porogene were obtained (PGLA / spheres Ca(Alg)2 with 60% of porogene and PGLA/spheres Ca(Alg)2/powder NaAlg with 63% of porogene). The behavior of composite materials in the biological environment was investigated (degradation test). As an immersion medium distilled water and an isotonic solution (Ringer) were used. On the basis of the pH medium changes and also from the observation of composite surfaces (optical microscope, SEM) the degradation rate was determined. Additionally, it was demonstrated (XRD) that porous materials such as spheres made of calcium alginate (Ca(Alg)2 are responsible for forming an apatite structure in the material's pore. The obtained material can be considered as bioactive composite scaffolds.

Słowa kluczowe

PL

skaffoldy kompozytowe; alginiany; degradacja polimerów

EN

scaffold composite; alginate; polymer degradation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 2
• Strony: 114--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., zdj.

Twórcy

autor

Ziąbka M.

autor

Stodolak E.

autor

Chłopek J.

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

Bibliografia

• [1] Murat Burak Yaylaoglu, Cemil Yildiz, Feza Korkusuz, Vasif Hasirci, A novel osteochondral implant, Biomaterials 1999, 20, 1513-1520.
• [2] Tetsushi Taguchi, Yu Sawabe, Hisatoshi Kobayashi, Yusuke Moriyoshi, Kazunori Kataoka, Junzo Tanaka, Preparation and characterization of osteochondral scaffold, Materials Science and Engineering C 2004, 24, 881-885.
• [3] Schaefer D., Martin I., Shastr P., Padera R.F., Langer R., Freed L.E., Vunjak-Novakovic G., In vitro generation of osteochondral composites, Biomaterials 2000, 21, 2599-2606.
• [4] Gotterbarm T., Richtera W., Junga M., Berardi Vilei S., Pierre Mainil-Varlet, Takeshi Yamashita, St. J. Breuschd, An in vivo study of a growth-factor enhanced, cell free, two-layered collagen-tricalcium phosphate in deep osteochondral defect, Biomaterials 2006, 27, 3387-3395.
• [5] Chu C.R., Chondral and osteochondral injuries: mechanisms of injury and repair responses, operative techniques in orthopaedics 2001, 11, 2, 70-75.
• [6] Ma P.X., Langer R., Morphology and mechanical function of long-term in vitro engineered cartilage, J. Biomedical Materials Research 1999, 44, 217-221.
• [7] Kikuchi T., Yamada H., Fujikawa K., Effects of high molecular weight hyaluronan on the distribution and movement of proteoglycan around chondrocytes cultured in alginate beads, Osteoarthritis and Cartilage 2001, 9, 351-356.
• [8] Stodolak E., Błażewicz M., Dyrba J. Alginate-based composites, 17-th Biomaterials in Medicine and Veterinary Medicine, Rytro 2007, Polska.
• [9] Ziąbka M., Stodolak E., Chłopek J., Fabrication and preliminary study of gradient composites with controlled resorption time, Engineering of Biomaterials 2007, 69-72, 106-112