Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fabrication and properties of βTCP/Zeolite/Gelatin scaffold as developed scaffold in bone regeneration: in vitro and in vivo studies

Yazdanian Mohsen, Tabesh Hadi, Houshmand Behzad, Tebyanian Hamid, Soufdoost Reza Sayyad, Tahmasebi Elahe, Karami Ali, Ghullame Sayede

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2020

|

Vol. 40, no. 4

1626--1637

EN

Synthetic scaffolds, as an alternative to allograft and xenograft scaffolds, are suitable for bone regeneration. This study aimed to synthesize a composite biomaterial of zeolite and beta-tricalcium phosphate (bTCP) to obtain a biocompatible material with physical and mechanical properties in bone regeneration. One scaffold without zeolite (bZG 0) and two scaffolds with different amounts of zeolite (bZG 1 and bZG 2) were synthesized. The scaffolds were evaluated by FTIR, XRD, compressive strength test, MTT assay, and radiographic and histological analyses. The XRD results confirmed the presence of bTCP and ZSM-5 phases in the composite scaffolds and also, indicated that the addition of gelatin decrease the crystallinity of composite scaffolds. FTIR revealed the gelatin, b-TCP and ZSM-5 functional groups in the composite structure. bZG 2 group had the maximum porosity among the scaffolds (74%) ranging in size from 61-600 mm. Compressive strength test showed that the Young's modulus changed from 23 MPa to 59 MPa, and the zeolite nanostructure was the most influential factor responsible for this change. The MTT assay showed the superiority of bZG 2, and the macroscopic and microscopic results at 4, 8, and 12 weeks revealed the maximum bone regeneration and formation of bone trabeculae in the bZG 2 and bZG 1 groups, respectively. The zeolite scaffold showed the superior mechanical, radiographic and histological properties compared with the control and non-zeolite scaffold. bTCP/ Zeolite/ Gelatin scaffold can be an appropriate candidate for medical application in bone regeneration.

2

The effect of zinc oxide doping on mechanical and biological properties of 3D printed calcium sulfate based scaffolds

Aldemir Dikici B., Dikici S., Karaman O., Oflaz H.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2017

|

Vol. 37, no. 4

733--741

EN

Fabrication of defect-matching scaffolds is the most critical step in bone tissue engineering. Three-dimensional (3D) printing is a promising technique for custom design scaffold fabrication due to the high controllability and design independency. The objective of this study is to investigate the effect of zinc oxide (ZnO) doping on mechanical and biological characteristics of 3D printed (3DP) calcium sulfate hemihydrate (CSHH) scaffolds. Crystalline phases, wettability, compressive strength and Young's modulus, human bone marrow derived mesenchymal stem cells (hMSCs) attachment, proliferation and morphology were investigated. XRD results showed that CSHH powder transformed into gypsum after the printing process due to the water content of binder. Contact angle measurements indicated that ZnO doped CSHH scaffolds have hydrophilic character, which stimulates cell attachment. The mechanical and cell culture studies demonstrated that increasing the ZnO doping concentration both mechanical strength and cell proliferation on CSHH scaffolds were enhanced.

3

Mineralizacja enzymatyczna kompozytów bioszkło/guma gellan

Pilarz M., Piwowarczyk W., Krawczyk G., Cholewa-Kowalska K., Douglas T. E. L., Pamuła E.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

85--88

PL

W przypadku wykorzystania hydrożeli w inżynierii tkanki kostnej wskazane jest takie ich zmodyfikowanie aby zawierały w swoim składzie składniki mineralne i/lub mogły ulegać samoistnej mineralizacji. W niniejszej pracy podjęto próbę wytworzenia kompozytów hydrożelowych z gumy gellan i różnej zawartości (0,75%, 1,5%, 3%) szkła bioaktywnego (BG) uzyskanego uprzednio metodą zol-żel. Kompozyty dodatkowo wzbogacono w enzym sprzyjający mineralizacji (fosfataza alkaliczna - ALP) oraz poddawano je inkubacji w roztworze glicerofosforanu wapnia (CaGP) przez czas 1, 3 i 7 dni. Oceniono właściwości mechaniczne kompozytów w próbie ściskania oraz dokonano pomiarów ich masy po wysuszeniu, które świadczyły o obecności BG oraz tworzeniu się fazy mineralnej. Morfologię próbek po wysuszeniu analizowano za pomocą mikroskopu stereoskopowego zaś ich mikrostrukturę za pomocą mikroskopu skaningowego elektronowego (SEM). Przeprowadzono też badania za pomocą mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Badania wykazały, że w kompozytach bez dodatku ALP mineralizacja nie zachodziła lub zachodziła w bardzo niewielkim stopniu. Obserwacje SEM i analiza EDS wykazały tworzenie się fosforanów wapnia w próbkach kompozytowych zawierających ALP po inkubacji w CaGP. Najkorzystniejsze właściwości mechaniczne wykazywały kompozyty wzbogacone w ALP i zawierające najmniejBG (0.75%) poddane 7-dniowej inkubacji w CaGP.

EN

When using hydrogels in bone tissue engineering it is desirable to modify them to include in their structure mineral particles and/or induce their spontaneous mineralization. In this study attempts to prepare gellan gum hydrogel/bioactive glass composites with various contents (0.75%, 1.5%, 3%) of sol-gel derived bioactive glass (BG) were undertaken. Composites were additionally enriched with an enzyme which promotes mineralization (alkaline phospatase - ALP) and incubated in calcium glycerophosphate solution (CaGP) for 2, 4 and 7 days. Mechanical properties were evaluated on the basis of the results of compression tests and mass measurements of dried samples indicated the presence of BG and formation of mineral phases. Morphology and microstructure of dried samples were analyzed by stereomicroscopy and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Studies using X-ray microanalysis (EDS) were also performed. It was found that in composites without ALP mineralization did not occur or only to a very small degree. SEM observation and EDS analysis showed formation of calcium phosphate in samples containing ALP. The best mechanical properties were exhibited by composites enriched with ALP and with the lowest amount of BG (0.75%), incubated 7 days in CaGP.

4

Badania mikroskopowe włókien z polilaktydu otrzymanych techniką elektroprzędzenia jako materiałów na rusztowania komórkowe dla inżynierii tkankowej

Socha A., Błażewicz M.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 115

12--17

PL

Kość jest tkanką pełniącą bardzo ważną rolę w organizmie ludzkim, np. podczas poruszania się czy jako ochrona narządów wewnętrznych. Dzięki dużym zdolnościom regeneracyjnym tkanki kostnej, jej drobne uszkodzenia mogą samoistnie ulec wyleczeniu. Jednakże w przypadku poważniejszych urazów interwencja chirurgiczna staje się konieczna. Mając na uwadze liczne wady tego rozwiązania, w ostatnim czasie na znaczeniu zyskało podejście alternatywne, polegające na zastosowaniu rusztowań komórkowych do regeneracji tkanki kostnej. Celem wspomnianego postępowania jest stworzenie trójwymiarowej struktury umożliwiającej i wspomagającej regenerację tkanki kostnej. Ponieważ struktury porowate otrzymywane w wyniku elektroprzędzenia swoją budową przypominają naturalną kość, stanowią one idealne środowisko do wysiania i namnożenia komórek. W niniejszej pracy, wykorzystując technikę elektroprzędzenia, otrzymano włókna z polilaktydu (PLA) jako materiał na rusztowania komórkowe do regeneracji tkanki kostnej. Ponadto zbadano wpływ takich parametrów procesu jak skład rozpuszczalnika, stężenie polimeru czy dodatek soli na strukturę otrzymywanych włókien. W celu polepszenia właściwości mechanicznych potencjalnych rusztowań komórkowych, otrzymano także nanokompozytowe włókna z PLA z dodatkiem sfunkcjonalizowanych wielowarstwowych nanorurek węglowych (MWCNT). Uzyskane struktury były badane przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM).

EN

Bone is a tissue playing crucial role in human body, e.g., during locomotion or by protecting the internal organs. Thanks to bone's high regenerative capacity, its minor injuries may be spontaneously healed. Larger bone defects however need surgical intervention. Considering numerous disadvantages characterising this approach, bone tissue engineered scaffolds have recently gained considerable interest. Its aim is to design a 3D structure which will enable and promote bone regeneration. As porous structures obtained by electrospinning resemble natural bone, they represent a perfect environment for cell attachment and proliferation. In this work polylactide (PLA) nanofibres were electrospun in order to create a scaffold for bone regeneration. The influence of parameters such as solvent composition, polymer concentration or salt addition on the morphology of the electrospun fibres was investigated in this work. In order to improve scaffold's mechanical properties we manufactured a nanocomposite of PLA and functionalized multiwall carbon nanotubes (MWCNT) using electrospinning technique as well. The obtained scaffolds were examined using scanning electron microscope (SEM).

5

Poly(ε-caprolactone) urethane/calcium carbonate composite porous scaffolds for bone tissue engineering

Ryszkowska J.

Elastomery

|

2010

|

T. 14, nr 1

3-15

EN

Porous biomaterials have proved to be important for bone replacement and regeneration. Many porous polymers, ceramics and polymer-bioceramic composites have been prepared for orthopedic applications. Poly(ε-caprolactone) is commonly used as a soft segment in polyurethanes, known to be biocompatible, slowly hydrolytically and enzymatically degradable. An aliphatic isocyanate and a poly(ε-caprolactone) diol were used for fabrication of polyurethanes to prepare porous scaffolds. Scaffolds made from these polyurethanes were highly elastic, with good biocompatibility, however the process of degradation was too slow and bioactivity was too low. The way of minimizing the problems of porous polyurethane scaffolds could be the usage of a biodegradable polymer/bioactive ceramic composite. In the present work, two types of foam scaffolds were fabricated by the salt leaching/polymer coagulation method. The first type was made from PUR/calcium carbonate composite obtained in a polymerization process, the second type from PUR and calcium carbonate mixed during the process of creating pores. Poly(ε-caprolactone) urethane and the PUR/calcium carbonate composites were synthesized without the use of solvents and catalysts. Introduction of 5% aragonite and calcite into the PUR matrix during polymerization causes a significant increase of the foams stiffness.

PL

Porowate biomateriały pełnią ważną rolę w zastępowaniu i regeneracji kości. Wiele rodzajów porowatych polimerów, ceramiki i kompozytów ceramika-polimer jest wykorzystywanych w ortopedii. Poli(ε-kaprolaktono)diol jest często używany jako segment giętki w syntezie poliuretanów (PUR), jest on biokompatybilny, powoli rozkłada się w wyniku procesów degradacji hydrolitycznej i enzymatycznej. Ten poliol i alifatyczny izocyjanian zostały użyte do wytworzenia porowatych rusztowań do zastosowań ortopedycznych. Rusztowania takie cechuje wysoka elastyczność i dobra biokompatybilność, ale często proces ich degradacji okazuje się zbyt powolny i bioaktywność za niska. Sposobem na wyeliminowanie tego problemu jest zastosowanie kompozytów z biodegradowalnych polimerów i bioaktywnej ceramiki. W przedstawionej pracy metodą koagulacji polimeru z roztworu w połączeniu z wymywaniem soli wytworzono dwa typy porowatych rusztowań. Pierwszy typ kompozytów z PUR i węglanu wapnia uzyskano in situ podczas polimeryzacji, drugi w trakcie procesu kształtowania porów. Poli(ε-kaprolaktono)uretan i kompozyty PUR/węglan wapnia były syntezowane bez użycia rozpuszczalników i katalizatorów. Dodatek do poliuretanu w trakcie polimeryzacji 5% mas. aragonitu lub kalcytu prowadził do wzrostu sztywności otrzymanych pianek.