Preparation of phosphate glass reinforced hydroxyapatite scaffolds for tissue engineering

• Autorzy: Janus A. M. , Faryna M. , Verne E. , Brovarone Ch. V.

Warianty tytułu

PL

Preparatyka skafoldów hydroksyapatytowych wzmacnianych szkłem fosforanowym dla potrzeb inżynierii tkankowej

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hydroxyapatite (HAp) is the mineral of human bone. HAp is biocompatible and osteoconductive revealing an excellent chemical and biological affinity with bony tissues. The long-term biocompatibility of solid HAp and its favorable interaction with soft tissue and bone are widely acknowledged. These properties make HAp an excellent starting material for preparation of scaffolds for tissue engineering. However, a pure HAp reveals poor mechanical properties and scaffolds based solely on HAp cannot be used in load-bearing applications. This work describes attempts to prepare composite scaffold of HAp and phosphate glass. The influence of the temperature treatment on properties of the material used in the experiments are presented. Shrinkage temperatures of HAp and HAp/phosphate glass mixtures were measured. HAp and HAp/phosphate glass composite scaffolds preparation technique is given. Several images, SEM micrographs and hot-stage optical microscope micrographs of pure HAp and composite scaffolds are also shown.

PL

Hydroksyapatyt (HAp) jest minerałem, który stanowi większościowy udział w fazie mineralnej kości. HAp jest biokompatybilny, osteokondukcyjny a także posiada doskonałe powinowactwo biologiczne do tkanki kostnej. Biokompatybilność stałego HAp w długim okresie czasu a także jego korzystne oddziaływanie z tkankami miękkimi są powszechnie znane. Właściwości te czynią HAp doskonałym materiałem wyjściowym do zastosowań w inżynierii tkankowej. Z drugiej zaś strony, czysty HAp charakteryzuje się stosunkowo niskimi właściwościami mechanicznymi, zaś skafoldy wykonane wyłącznie z HAp nie mogą być wykorzystane w zastosowaniach przenoszących znaczne obciążenia. Niniejsza praca opisuje próbę przygotowania skafoldów hydroksyapatytowych wzmacnianych szkłem fosforanowym. Przedstawiono wpływ obróbki temperaturowej na właściwości użytego materiału. Określono temperatury skurczu HAp oraz mieszaniny HAp/szkło fosforanowe. Zaprezentowano technikę przygotowania skafoldów z HAp oraz HAp/szkło fosforanowe. Otrzymane wyniki zilustrowano zdjęciami oraz mikrofotografiami zarówno z mikroskopu optycznego wysokotemperaturowego jak elektronowego mikroskopu skaningowego.

Słowa kluczowe

PL

hydroksyapatyt (HAp); inżynieria tkankowa; szkło fosforanowe; preparatyka skafoldów

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 265--269
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Janus A. M.

autor

Faryna M.

autor

Verne E.

autor

Brovarone Ch. V.

• Polish Academy of Science, Institute of Metallurgy and Materials Science, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Vacanti C., Vacanti J.: Bone and cartilage reconstruction with tissue engineering approaches, Otolaryngol Clin North Am Vol.27 (1994) 263-276.
• [2] Vacanti C.A., Bonassar L.J.: An overview of tissue engineered bone, Clin Orthop Vol. 367 Suppl. (1999) 375-381.
• [3] Burg K.J.L., Porter S., Kellam J.F.: Biomaterial developments for bone tissue engineering, Biomaterials Vol. 21 (2000) 2347- 2359.
• [4] Hulbert S.F., Bokros J.C., Hench L.L., Wilson J., Heimke G.: Ceramics in clinical applications: past, present and future. In: High tech ceramics. Elsevier, Amsterdam, Netherlands (1987) 189-213.
• [5] Bucholz R.W., Carlton A., Holmes R.E.: Hydroxyapatite and tricalcium phosphate bone graft substitutes, Orthop Clin North Am Vol. 18 (1987) 323-334.
• [6] Hill P.A.: Bone remodeling, Br J Orthod Vol. 25 (1998) 101-107
• [7] Martin R.B.: Bone as a ceramic composite material, Mater Sci Forum Vol. 293 (1999) 5-16.
• [8] Nunes C.R., Simske S.J., Sachdeva R., Wolford L.M.: Long term ingrowth and appositions of porous hydroxyapatite implants, J Biomed Mater Res Vol. 36 (1997) 560-563.
• [9] Heise, Osborn J.F., Duwe F.: Hydroxyapatite ceramic as a bone substitute, Int Orthop Vol. 14 (1990) 329-338.
• [10] De Groot K.: Bioceramics consisting calcium phosphate salts, Biomaterials Vol. 1 (1980) 47-50.
• [11] Cerroni L., Filocamo R., Fabbri M., Piconi C., Caropresso S., ondo S.G.: Growth of osteoblast like cells on porous hydroxyapatite ceramics: an in vitro study, Biomol Eng Vol. 19 (2002) 119-124.
• [12] Hench L.L.: Bioceramics: from concept to clinic, J Am Ceram Soc Vol. 74 (1991) 1487-1510.
• [13] Sepulveda P.: Gelcasting foams for porous ceramics, Am Ceram Soc Bull Vol. 76 (1997) 61-65.
• [14] Woyansky J.S., Scott C.E., Minnear W.P.: Processing of porous ceramics, Am Ceram Soc Bull Vol. 71 (1992) 1674-1681.
• [15] Lyckfeldt O., Ferreira J.M.F.: Processing of porous ceramics by starch consolidation, J Eur Ceram Soc Vol. 18 (1998) 131-140.
• [16] Engin N.O., Tas A.C.: Manufacture of macroporous calcium hydroxyapatite bioceramics, J Eur Ceram Soc Vol. 19 (1999) 2569-2572.
• [17] Engin N.O., Tas A.C.: Preparation of porous Ca10(PO4)6(OH)2 and b-Ca3(PO4)2 bioceramics, J Am Ceram Soc Vol. 83 (2000) 1581-1584.
• [18] Sepulveda P., Binner J.G.P., Rogero S.O., Higa O.Z., Bressiani J.C.: Production of porous hydroxyapatite by the gel casting of foams and cytotoxic evaluation, J Biomed Mater Res Vol. 50 (2000) 27-34.
• [19] Chu T.M.G., Halloran J.W., Hollister S.J., Feinberg S.E.: Hydroxyapatite implants with designed internal architecture, J Mater Sci Vol. 12 (2001) 471-478.
• [20] Tian J., Tian J.: Preparation of porous hydroxyapatite, J Mater Sci Vol. 36 (2001) 3061-3066.
• [21] Zhang Y., Zhang M.: Three dimensional macroporous calcium phosphate bioceramics with nested chitosan sponges for load bearing bone implants, J Biomed Mater Res Vol. 61 (2002) 1-8.
• [22] Luyten J., Cooymans J., Wilde A.De, Thijs I.: Porous materials, synthesis and characterization, Key Eng Mater Vol. 206-213 (2002) 1937-1940.
• [23] Lange F.F., Miller K.T.: Open cell, low density ceramics fabricated from reticulated polymer substrates, Adv Ceram Mater Vol. 2 (1987) 827-831.
• [24] Powell S.J., Evans J.R.G.: The structure of ceramic foams prepared from polyurethane ceramic suspensions, Mater Manuf Proc Vol. 4 (1995) 757-771.
• [25] Ramay H.R., Zhang M.: Preparation of porous hydroxyapatite scaffolds by combination of the gel-casting and polymer sponge methods, Biomaterials Vol. 24 (2003) 3292-3302.
• [26] Haberko K. et al.: Natural hydroxyapatite—its behaviour during heat treatment, J Eur Ceram Soc Vol. 26 (2006) 537-542.