Gold Nanoparticles as a Modifying Agent of Ceramic-Polymer Composites

• Autorzy: Sobczak-Kupiec A. , Tyliszczak B. , Krupa-Żuczek K. , Malina D. , Piątkowski M. , Wzorek Z.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0168

Warianty tytułu

PL

Nanocząsteczkowe złoto jako modyfikator kompozytów polimerowo-ceramicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Much effort has been invested in the development of biomaterials for the repair or replacement of hard tissue. The synthesis of composites based on mineral and organic constituents is nowadays extremely important for the development of materials for biomedical applications. In this paper we report the preparation and characterization of ceramic-polymer composites doped with gold nanoparticles. Properties and applications in medicine and dentistry of colloidal gold nanoparticles depends upon their size and shape. The influence of the presence of the metallic nanoparticles on the degradation process was investigated by pH and conductivity analyses of water filtrates. The nanocomposites were characterized with the use of X-ray Diffaction (XRD) and Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FT-IR) methods. The results of in vitro tests confirmed that it is possible to produce hydroxyapatite/polymer (HA/polymer) composites doped with gold nanoparticles (AuNPs) for medical applications. Tests proved that content of gold nanoparticles in composites had influence on degradation behaviour of HA/Polymer/AuNPs in water environment.

PL

Obecnie wiele starań jest wkładanych w badania dotyczące rozwoju biomateriałów do naprawy i wymiany tkanki kostnej. Otrzymywanie kompozytów opartych na składnikach mineralnych i organicznych jest niezwykle istotne dla rozwoju materiałów do zastosowań biomedycznych. Właściwości i zastosowanie nanocząstek złota w medycynie i stomatologii zależy przede wszystkim od ich wielkości i kształtu. W pracy opisano metodykę otrzymywania oraz charakterystykę kompozytów ceramiczno-polimerowych domieszkowanych nanocząstkami złota. Badano wpływ obecności nanocząstek metalicznych na proces degradacji w środowisku wodnym z wykorzystaniem analiz pH i przewodnictwa. Charakterystykę nanokompozytów wykonano z zastosowaniem dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD) i spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR). Na podstawie badań in vitro stwierdzono, że możliwe jest otrzymanie kompozytów polimerowo-ceramicznych modyfikowanych nanocząstkami złota do zastosowań biomedycznych. Badania wykazały, że zawartość nanocząstek złota wpływa na degradację kompozytów HA/Polymer/AuNPs w środowisku wodnym.

Słowa kluczowe

EN

gold nanoparticles; ceramic-polymer composites; biomaterials

PL

złoto nanocząsteczkowe; kompozyty polimerowo-ceramiczne; biomateriały

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 1005--1009
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobczak-Kupiec A.

• Institute of Inorganic Chemistry and Technology, Cracow University of Technology, 24 Warszawska St., 31-155 Cracow, Poland

autor

Tyliszczak B.

• Department of Chemistry and Technology of Polymers, Cracow University of Technology, 24 Warszawska St., 31-155 Cracow, Poland

autor

Krupa-Żuczek K.

• Institute of Inorganic Chemistry and Technology, Cracow University of Technology, 24 Warszawska St., 31-155 Cracow, Poland

autor

Malina D.

• Institute of Inorganic Chemistry and Technology, Cracow University of Technology, 24 Warszawska St., 31-155 Cracow, Poland

autor

Piątkowski M.

• Department of Chemistry and Technology of Polymers, Cracow University of Technology, 24 Warszawska St., 31-155 Cracow, Poland

autor

Wzorek Z.

• Institute of Inorganic Chemistry and Technology, Cracow University of Technology, 24 Warszawska St., 31-155 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] N. Sanvicens, M. P. Marco, Multifunctional nanoparti-cles – properties and prospects for their use in human medicine. Trends Biotechnol. 26, 425-433 (2008).
• [2] G. Bystrzejewska-Piotrowska, J. Golimowski, P. L. Urban, Nanoparticles: Their potential toxicity, waste and environmental management. Waste Manage. 29, 2587-2595 (2009).
• [3] M. Hajos, B. Stypuła, M. Starowicz, D. Kasprzyk, Electrochemical synthesis of silver nanoparti-cles in alcoholic electrolytes. Arch. Metall. Mater. 56, 141-146 (2011).
• [4] K. K. Jain, The Handbook of Nanomedicine, Humana Press, a part of Springer Science Business Media, LLC, (2008).
• [5] Y. Li, W. Weng, K. Ch. Tam, Novel highly biodegradable biphasic tricalcium phosphates composed of a-tricalcium phosphate and β-tricalcium phosphate. Acta Biomater. 3, 251-254 (2007).
• [6] J. Pena, M. Vallet-Regi, Hydroxyapatite, tricalcium phosphate and biphasic materials prepared by a liquid mix technique. J. Eur. Ceram. Soc. 23, 1687-1696 (2003).
• [7] A. Sobczak, Z. Kowalski, Z. Wzorek, Wpływ temperatury kalcynacji na właściwości fizykochemiczne popiołów kostnych, Przem. Chem. 88(5), 568-570 (2009).
• [8] V. P. Orlovskii, V. S. Komlev, S. M. Barinov, Hydroxyapatite and Hydroxyapatite-Based Ceramics. Inorg. Mater. 38, 973-984, (2002).
• [9] J. F. Mano, R. A. Sousa, L. F. Boesel, N. M. Neves, R. L. Reis, Bioinert, biodegradable and injectable polymeric matrix composites for hard tissue replacement: state of the art and recent developments. Compos. Sci. Technol. 64, 789-817 (2004).
• [10] A. Di Martino, M. Sittinger, . Risbud, Chitosan: A versatile biopolymer for orthopaedic tissue-engineering. Biomaterials 26, 5983-5990 (2005).
• [11] A. S. deDios, M. E. Diaz-Garcia, Multifunctional nanoparticles: Analytical prospects. Anal. Chim. Acta 666, 1-22 (2010).
• [12] M. Rai, A. Yadav, A. Gade, Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol. Adv. 27, 76-83 (2009).
• [13] S. Azarmi, W. H. Roa, R. Löbenberg, Targeted delivery of nanoparticles for the treatment of lung diseases. Adv. Drug Deliver. Rev. 60, 863-875 (2008).
• [14] S. P. Fricker, Medical Uses of Gold Compounds: Past Present and Future. Gold Bull. 2, 53-60 (1996).
• [15] Drugs and the pharmaceutical sciences. edited by Deepak Thassu Michel Deleers Yashwant Pathak by Informa Healthcare USA, Inc. (2007).
• [16] B. Yingpu, L. Gongxuan, Morphological controlled synthesis and catalytic activities of gold nanocrystals, Mater. Lett. 62, 2696-2699 (2008).
• [17] Safety of Nanoparticles Editor Thomas J. Webster Springer Science Business Media, LLC (2009).
• [18] Y. Q. He, Sh. P. Liu, L. Kong, Z. F. Liu, A study on the sizes and concentrations of gold nanoparticles by spectra of absorption. resonance Rayleigh scattering and resonance non-linear scattering. Spectrochim. Acta, 61, 2861 (2005).
• [19] A. Sobczak-Kupiec, D. Malina, M. Zimowska, Z. Wzorek, Characterization of gold nanoparticles for various medical application. Dig. J. Nanomater. Bios. 6, 803-808 (2011).
• [20] A. Sobczak, Z. Kowalski, Z. Wzorek, Preparation of hydroxyapatite from animal bones. Acta Bioeng. Biomech. 11, 23-28 (2009).