Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: engineering of biomaterials

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Nanokompozytowe włókna alginianowe i kompozyty z ich udziałem do zastosowań w inżynierii biomateriałowej

Boguń M.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

2010

Z. 389

3-210

Wykorzystanie nanotechnologii w wytwarzaniu włókien alginianowych umożliwiło nadanie im unikatowych właściwości osteokonduktywnych i osteoin-duktywnych wynikających z rodzaju ceramicznego nanododatku wprowadzonego do tworzywa. Włókna te są przeznaczone do wytwarzania biokompozytow z udziałem trudniej resorbowalnego polimeru poli-ε-kaprolaktonu (PCL). Zgodnie z podanym w pracy modelem kompozytu polimerowo-włóknistym obecność w nim łatwiej resorbowalnego składnika włóknistego będzie powodować wytworzenie w materiale implantacyjnym systemu porów ułatwiającego proliferację komórek. Wynikiem realizacji pracy w dwóch obszarach tematycznych, dotyczących wytwarzania włókien nanokompozytowych oraz biokompozytow z ich udziałem, było opracowanie warunków wytwarzania włókien z alginianu wapniowego zawierających nanododatki HAp, TCP, SiO2, bioszkło i MMT. Określono ich strukturę nadmolekularną, porowatość, właściwości sorpcyjne i wytrzymałościowe. Wytworzone na bazie tych włókien biokompozyty oceniano pod kątem ich właściwości mechanicznych, fizykochemicznych oraz stymulującego działania na procesy wzrostu komórkowego. W oparciu o przeprowadzoną analizę w układzie: charakterystyka polimeru, charakterystyka stosowanych nanododatków, właściwości reologiczne roztworów przędzalniczych, warunki procesu formowania włókien, struktura i właściwości włókien alginianowych, sprecyzowano ogólną zasadę wytwarzania nanokompozytowych włókien z alginianu wapniowego przeznaczonych do otrzymywania kompozytów polimerowo-włóknistych. Stwierdzono, iż dla uzyskanych nanokompozytowych włókien z alginianu wapnia zawierających ceramiczne nanododatki o zdefiniowanej budowie chemicznej (z wyjątkiem bioszkła) korzystne ze względu na uzyskiwanie wytrzymałości właściwej na poziomie 22-24 cN/tex jest realizowanie procesu formowania przy dodatniej wartości wyciągu filierowego +70% i maksymalnej możliwej do uzyskania dla danego typu włókien deformacji w etapie rozciągu. Udowodniono przyjętą w pracy hipotezę, iż o właściwościach nanokompozytowych włókien z alginianu wapnia decyduje nie tylko wielkość rozciągu całkowitego, ale także deformacja jeszcze płynnej strugi oraz wartość naprężeń, pod wpływem których realizowane są procesy deformacyjne (zestalanie i rozciąganie) w poszczególnych etapach wytwarzania. Podstawę do udowodnienia przyjętej hipotezy stanowiły analizy porównawcze wpływu wyciągu filierowego i deformacji w etapie rozciągu na strukturę i właściwości włókien alginianowych zawierających różnego rodzaju nanododatki ceramiczne. Przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie prawdopodobnego mechanizmu procesu zestalania i opis procesu rozciągu nanokompozytowych włókien alginianowych. O przebiegu zestalania włókien alginianowych decydują szybkości i wzajemna relacja trzech procesów: dyfuzji jonowej, żelowania i rozdziału fazowego. Na ich przebieg i kształtowanie się struktury w tym etapie wpływa fakt, iż zachodzą one w polu naprężeń związanych z występowaniem podłużnego gradientu prędkości, uzależnionego od wartości wyciągu filierowego i związanego z siłą odbioru włókna. W drugim obszarze tematycznym, dotyczącym wytwarzania biokompozytów, udowodniono hipotezę polegającą na założeniu, iż uzyskane kompozyty polimerowo-włókniste wykazują cechy kompozytu wielofunkcyjnego, o dobrych właściwościach mechanicznych. Wykazano, iż kompozyty polimerowo-włókniste wytworzone na bazie poli-s-kaprolaktonu oraz nanokompozytowych włókien z alginianu wapnia stanowią interesujący biomateriał, ze względu na możliwość projektowania cech materiałowych w zależności od udziału wagowego fazy włóknistej oraz od charakteru zastosowanego nanododatku. W ramach tego obszaru zostało sprawdzone stymulujące działanie nanododatków (obecnych w tworzywie włókien alginianowych) na proces wzrostu komórkowego, z zastosowaniem linii komórkowej osteoblastów. Jednocześnie przeprowadzone badania poziomu interleukin (IL6, IŁ l O, THN-α), będących markerami stanu zapalnego, wykazały spadek wydzielania tych interleukin już w siódmym dniu inkubacji.

The use of nanotechnology in the production of alginate fibres has made it possible to give them unique osteoconductive and osteoinductive properties, which depend on the type of ceramic nanoadditive introduced into the material. These fibres are used for the production of biocomposites together with a less easily re-sorbable polymer, poly-ε-caprolactone (PCL). According to the polymer-fibrous composite model described in the paper, the presence in it of the more easily resorbable fibrous components will cause a system of pores to form in the implant material, facilitating the proliferation of cells. As a result of work in two subject areas relating to the production of nano-composite fibres and of biocomposites containing them, conditions were worked out for the production of fibres from calcium alginate, containing the nanoaddi-tives HAp, TCP, SiO2, bioglass and MMT. A determination was made of their supramolecular structure, porosity, sorption properties and strength. The biocomposites made from these fibres were evaluated in terms of their mechanical and physicochemical properties and their stimulating effect on cell growth processes. Based on analysis of the properties of the polymer and of the nanoadditives used, rheological properties of the spinning solutions, conditions of the fibre forming process and the structure and properties of alginate fibres, a general rule was developed concerning the production of nanocomposite calcium alginate fibres intended for making polymer-fibrous composites. It was found that, for the obtained nanocomposite calcium alginate fibres containing ceramic nanoadditives with defined chemical structure (with the exception of bioglass), it is advantageous, with regard to the achievement of a tenacity of 22-24 cN/tex, to carry out the forming process with a positive value of pull-out at the as-spun draw ratio of +70% and with the maximum deformation achievable for the fibres in question at the drawing stage. The hypothesis adopted in the work has been proved: that the properties of nanocomposite calcium alginate fibres are determined not only by the total deformation, but also by the deformation of the still liquid stream and the value of the stresses under which the deformation processes (solidification and drawing) take place at the various stages of fibre production. The basis for proof of the hypothesis is provided by comparative analyses of the effect of pull-out at the as-spun draw ratio and deformation at the drawing stage on the structure and properties of alginate fibres containing different types of ceramic nanoadditive. The tests carried out have made it possible to formulate a probable mechanism for the solidification process and to describe the process of drawing of nanocomposite alginate fibres. The progress of the solidification of alginate fibres depends on the speed and mutual relations of three processes: ion diffusion, gel formation and phase separation. Their course, and the formation of the structure at this stage, are affected by the fact that they take place within the field of stresses resulting from the presence of a lengthwise velocity gradient, which is dependent on the value of pull-out at the as-spun draw ratio and related to the force with which the fibre is collected. In the second subject area, relating to the production of biocomposites, a hypothesis was proved involving the assumption that the obtained polymer-fibrous composites display features of a multifunctional composite, with good mechanical properties. It was shown that polymer-fibrous composites based on poly-ε-caprolactone and nanocomposite fibres made from calcium alginate constitute an interesting biomaterial, due to the possibility of designing material properties depending on the content by mass of the fibrous phase and on the nature of the na-noadditive used. In this subject area, tests were made of the stimulating action of nanoadditives (present in the material of the alginate fibres) on the process of cell growth, using a cell line of osteoblasts. Simultaneously conducted tests of the level of interleukins (IL6, IL10, THN-α), being markers of inflammation, showed a fall in the secretion of those interleukins as early as the seventh day of incubation.

Badania EPR oddziaływań spin-sieć w kompleksach modelowej eumelaniny z netilmicyną i jonami Cu(II)

Zdybel M., Pilawa B., Buszman E., Wrześniok D., Krzyminiewski R., Kruczyński Z.

Engineering of Biomaterials

2008

Vol. 11, no. 81-84

67--68

Przeprowadzono badania modelowej eumelaniny - DOPA-malaniny oraz jej kompleksów z netilmicyną i jonami Cu(II) z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Eumelanina jest paramagnetycznym biopolimerem najczęściej występującym w organizmie ludzkim, u zwierząt i w świecie roślinnym [1,2]. Znajomość oddziaływań magnetycznych w polimerach melaninowych jest istotna dla rozwoju inżynierii biomateriałów. Centra paramagnetyczne melanin mogą powodować efekty toksyczne w tkankach oraz reakcje wolnorodnikowe z implantami [1]. Netilmicyna to antybiotyk należący do grupy aminogli-kozydów [3]. Jest to półsyntetyczna pochodna sisomicyny (RYS. 1), stosowana w zakażeniach wywołanych przez bakterie Gram-ujemne [3]. Z ogólnie stosowanych antybiotyków aminoglikozydowych netilmicyna uważana jest za najmniej nefrotoksyczną oraz ototoksyczną, a jednocześnie o najsilniejszym działaniu bakteryjnym [3]. Podobnie jak inne antybiotyki aminoglikozydowe nie wchłania się z przewodu pokarmowego, w związku z powyższym stosowana jest dożylnie lub domięśniowo. Wskazaniami do stosowania netilmicyny są m.in.: sepsa, zakażenia dróg moczowych, zakażenia dróg oddechowych [3]. Celem niniejszej pracy jest zbadanie oddziaływań spin-sieć w kompleksach DOPA-melaniny z netilmicyną oraz jonami Cu(II). Szybkość oddziaływań spin-sieć zależy od struktury biopolimeru melaninowego [4-7]. Struktura molekularna oraz właściwości paramagnetyczne biopolimeru melaninowego są modyfikowane przez stosowany antybiotyk - netilmicynę i jony metalu [5]. W analizowanych próbkach melaninowych zachodzą wolne procesy relaksacji spin- sieć, a ich szybkość maleje ze spadkiem temperatury (RYS. 2-3). Nasycenie mikrofalowe linii EPR wykazało, że centra paramagnetyczne w melaninie oraz w testowanych kompleksach są rozmieszczone jednorodnie (RYS. 2-4).

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopic studies of model eumelanin - DOPA-melanin and its complexes with netilmicin and Cu(II) ions were performed. Eumelanin is the paramagnetic biopolymer which exist in living organisms, tissues and plants [1-2]. Knowledge about magnetic interactions in melanin polymer is important to develop of biomaterials engineering. Paramagnetic centers of melanin may be responsible for toxic effects in tissues and for free radical reactions with implants [1]. Netilmicin is a member of aminoglycoside antibiotics. It is a semisynthetic aminoglycoside analog of sisomicin (FIG. 1) [3]. Netilmicin is active against a wide variety of aerobic gram-negative bacteria [3]. These antibiotics is characterized by lowest toxicity of this aminoglycoside antibiotic and high practical applications [3]. Netilmicin is only given by injection or infusion. It is used in the treatment of serious infections: sepsis, infections of the respiratory and urinary tract [3]. The aim of this work is to examine spin-lattice interactions in DOPA-melanin complexes with netilmicin and Cu(II) ions. Spin-lattice relaxation time depends on chemical structure of melanin biopolymer [4-7]. Molecular structure and paramagnetic properties of melanin biopolymer are modified by the used antibiotic - netilmicin and metal ions presented in tissues [5]. It was stated that slow spin-lattice relaxation processes exist in melanin samples, and time of spin-lattice relaxation increase with decreasing of temperature (FIG. 2-3). Microwave saturation of EPR lines indicate that paramagnetic centers in melanin and in the tested complexes are homogeneously distributed (FIG. 2-4).