Kompozyty alginianowe - nośniki substancji bioaktywnych badania wstępne

• Autorzy: Stodolak E. , Błażewicz M.

Warianty tytułu

EN

Alginate-based composites - carriers of bioactive materials. Preliminary study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Alginiany stosowane są w bioinżynierii medycznej od wielu lat. Niniejsza praca poświęcona jest kompozytowym materiałom biopolimerowy otrzymywanym na bazie soli alginowych. Wytworzono trzy rodzaje kompozytów, których matrycę stanowiła sól alginianu sodu (NaAlg), natomiast fazą zdyspergowaną były materiały ceramiczne. W celu modyfikacji matrycy zastosowano trzy rodzaje dodatków: nanometryczny hydroksyapatyt (nHAp), nanometryczną krzemionkę (nSiO2) lub bioaktywne szkło (BG) o rozmiarach ziaren rzędu < 5 žm. Wyjściową mieszaninę złożoną z biopolimerowej osnowy (NaAlg) i zdyspergowanej fazy ceramicznej (3% wag.) zestalano w roztworze soli nieorganicznej (CaCl2). W wyniku reakcji chemicznej (wymiana jonowa Na+ na Ca2+) otrzymano materiały kompozytowe, w których matrycą dla cząstek ceramicznych była sól alginianu wapnia. Określono stopień skurczu materiałów kompozytowych Ca(Alg)2/nHAp, Ca(Alg)2/nSiO2, Ca(Alg)2/BG otrzymanych w postaci kul. Materiałem odniesienia były sfery z alginianu wapnia pozbawione dodatku. Stwierdzono, że stopień dyspersji modyfikatora w osnowie biopolimerowej (SEM/EDS) zależy nie tylko od rozdrobnienia materiału, ale przede wszystkim od powinowactwa chemicznego modyfikatora do osnowy kompozytu. Materiały kompozytowe poddano także badaniom trwałości, określając wpływ mediów immersyjnych (woda, PBS, płyn Ringera) na ich zachowanie się w środowisku in vitro. Stopień degradacji określano na podstawie zmian pH medium, a także na podstawie obserwacji mikroskopowych powierzchni kompozytów (SEM/EDS). Powyższe badania wykazały, że zastosowane materiały ceramiczne stanowić mogą źródło substancji bioaktywnych stymulujących regenerację tkanki kostnej.

EN

For many years alginates have been used in biomedical engineering. This study is devoted to biopolymeric composite materials based on alginate salts. Three kinds of composite materials were produced and characterised. Dispersed phase consisted of ceramic materials such as: nano-hydroxyapatite (nHAp), nano-silica (nSiO2) or bioglass (BG). The composite matrix was sodium alginate solution consolidated in inorganic salt solution (CaCl2). In effect of chemical reactions, ion exchange followed by gelling, composite materials Ca(Alg)2/nHAp, Ca(Alg)2/nSiO2, Ca(Alg)2/BG were obtained. The alginate spheres were made from the bio-polymer powder (NovaMatrix-Biopolymer, Norway) containing 60+65% of G monomer. The formation of the spheres was realised by dropping in the sodium alginate solution into a gelling bath with 3% CaCl2 solution. The biopolymer matrix (NaAlg) was modified with: 3% wt. nanohydroxyapatite (AGH-UST, Department of Advanced Ceramics), 3% wt. colloidal silica (nSiO2), 3% wt. bioglass (AGH-UST, Department of Glass and Amorphous Coatings Technology). Spheres without modifying agent were used as the reference material. Surface of the composite spheres and their shrinkage was investigated using stereoscope microscope. Microstructural features of composites beads were observed under scanning electron microscope. Dispersion of ceramic particles in the biopolimer matrix were investigated. All samples Ca(Alg)2/nHAp, Ca(Alg)2/n-SiO2, Ca(Alg)2/BG were tested in vitro condition (incubated in water, at 37° C/30 days). Curves of changing pH immersion medium were the same in all types of samples. Result of investigation shown that degradation time of the investigated composite materials is different, and depends on a presence of Na+, K+, and Cl ions. Their durability decreases in the following order of immersing medium: PBS›Ringer solution›water. Dispersion of the modyfing particles depends on their chemical characteristics and size. The best dispersion was achieved in case of n-HAp particles, and the worst in case of BG. The alginate spheres may be an effective carrier of bioactive substances, such as nHAp, n-SiO2, BG, which are released during their degradation and can increase reconstruction and regeneration rates of the damaged tissue.

Słowa kluczowe

PL

alginiany; nośniki substancji aktywnych; kompozyty wielofunkcyjne

EN

alginate; bioactive delivery system; multifunctional composites

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 8, nr 4
• Strony: 375--378
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Stodolak E.

autor

Błażewicz M.

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

Bibliografia

• [1] Bruce Davey R., Sparnon A.L., Byard R.W., Unusual donor site reactions to calcium alginate dressings, Bums 2000, 26, 393-398.
• [2] Kneafsev B., O'Shaughnessv M., Condon K.C., The use of calcium alginate dressings in deep hand bums, Burns 1996, 22, 40-43.
• [3] Petit B., Masuda K., D'Souza A.L. et al., Characterization of crosslinked collagens synthesized by mature articular chondrocytes cultured in alginate beads: comparison of two distinct matrix compartments, Experimental Cell Research 1996,225,151-161.
• [4] 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.
• [5] Ouwerx C, Velings N., Mestdagh M.M., Axelos M.A.V., Physico-chemical properties and rheology of alginate gel beads formed with various divalent cations, Polymer Gels and Networks 1998, 6, 393-408.
• [6] Murata Y., Miyamoto E., Kawashima S., Additive effect of chondroitine sulfate and chitosan on drug releasy from calcium inducted alginate gel beads, Journal of Controlled Release 1996, 38. 101-108.
• [7] Matricardi 1., Onorati T., Coviello F., Alhaiąue, Drug delivery matrices based on scleroglucan/alginate/borax gels, International Journal of Pharmaceutics 2006, 316, 21-28