Биомедстеклокерамика

Разлагаемые микроорганизмами poly (α-hydroxyesters) хорошо установлены в  клинической медицине. В настоящее  время они обеспечивают хороший  выбор, когда подходящий полимерный материал наполнителя разыскивается. Например, соединения HA/PLGA были развиты, которые, кажется, обладают клеточной  совместимостью, подходящей для регенерации  костной ткани. Чжан и Ма отбирали очень пористую пену PLLA с ХА частицами, чтобы улучшить osteoconductivity лесов полимера для разработки костной ткани. Они  указали, что гидратация пены до инкубации  в моделируемой жидкости тела увеличила  количество газированного материала CDHA из-за увеличения COOH и О групп  на поверхности полимера, которая  очевидно действовала как сайты  образования ядра для апатита. Следующие  ценности модуля Янга, сжимающие, сгибающиеся  и пределы прочности для соединений PLLA/HA были достигнуты: 5-12 Гпа, 78-137 МПа, 44-280 МПа и 10-30 МПа, соответственно. Однако, эти данные не появляются, Разлагаемые микроорганизмами poly (α-hydroxyesters) хорошо установлены в клинической медицине. В настоящее время они обеспечивают хороший выбор, когда подходящий полимерный материал наполнителя разыскивается. Например, соединения HA/PLGA были развиты, которые, кажется, обладают клеточной совместимостью, подходящей для регенерации костной ткани. Чжан и Ма отбирали очень пористую пену PLLA с ХА частицами, чтобы улучшить osteoconductivity лесов полимера для разработки костной ткани. Они указали, что гидратация пены до инкубации в моделируемой жидкости тела увеличила количество газированного материала CDHA из-за увеличения COOH и О групп на поверхности полимера, которая очевидно действовала как сайты образования ядра для апатита. Следующие ценности модуля Янга, сжимающие, сгибающиеся и пределы прочности для соединений PLLA/HA были достигнуты: 5-12 Гпа, 78-137 МПа, 44-280 МПа и 10-30 МПа, соответственно. Однако, эти данные, кажется, не находятся в хорошем соглашении с биосложными предсказаниями модели элементарной ячейки HA/PLLA.

Самостоятельно, PGA и PLA, как известно, ухудшаются к кислым продуктам (glycolic и молочные кислоты, соответственно), что и катализировать деградацию полимера и вызывают подстрекательские реакции окружающих тканей. Однако, в биосоединениях poly (α-hydroxyesters) с кальцием orthophosphates, присутствие немного основных составов (ХА, TTCP) нейтрализует кислотные молекулы до некоторой степени и обеспечивает слабый буферизующий pH фактор эффект в поверхности полимера, поэтому более или менее давая компенсацию за их недостатки. Однако, добавки еще более основных химикатов (например, CaO, CaCO3) могли бы быть необходимыми. Об обширных экспериментах клеточной культуры на стабилизированных pH фактором соединениях PGA и carbonateapatite сообщили, которые впоследствии были поддержаны обширным в пробирке исследования pH фактора. Последовательное развитие этого подхода привело к проектированию функционально классифицированных сложных имплантатов черепа, состоящих из polylactides, carbonateapatite и CaCO3. Помимо pHbuffering эффекта, включение кальция orthophosphates, как находили, изменило и поверхность и объемные свойства разлагаемого микроорганизмами poly (α-hydroxyesters), увеличивая hydrophilicity и водное поглощение матрицы полимера, таким образом изменяя деградацию лесов kinetics. Например, биосоединения полимера, заполненные ХА частицами, как находили, гидролизировались гомогенно из-за воды, проникающей в граничные области.

Биосоединения poly (α-hydroxyesters) с кальцием orthophosphates подготовлены, главным образом, включая неорганическую фазу в полимерное решение, сопровождаемое при высыхании под вакуумом. Получающиеся твердые биосоединения могли бы быть сформированы, используя различные методы обработки. Можно также подготовить эти биосоединения, смешивая ХА частицы с L-lactide до полимеризации или комбинацией бросающей скольжение техники и горячего нажима. Добавление сурфактанта (поверхностно-активное вещество) могло бы быть полезным, чтобы сохранять подвеску однородной. Кроме того, ХА/PLA и микросферы HA/PLGA мог бы быть подготовлен техникой микроэмульсии. Более сложный газировал FA/PLA, и PLGA/carbon nanotubes/HA пористые биосложные леса также известны. Интересный список ссылок, назначенных на различные способы подготовиться ХА / poly (α-hydroxyesters) разлагаемые микроорганизмами соединения, мог бы быть найден в публикациях Дурукэна и Брауна. Авторы подготовили CDHA/PLA и биосоединения CDHA/PLGA, используя технику кастинга растворителя с последующим гидролизом α-TCP к CDHA в водных растворах. Присутствие обоих полимеров, как находили, запрещало α-TCP гидролиз по сравнению с той из единственной фазы α-TCP один; что больше, эффект запрещения PLA превысил эффект PLGA. Физические взаимодействия между кальцием orthophosphates и poly (α-hydroxyesters) могли бы быть легко замечены в рисунке 2. Другой набор хороших картин мог бы быть найден в ссылке 87. Однако, нельзя забыть, что, как правило, не тают, базируемые маршруты приводят к развитию соединений с более низкими механическими рабочими характеристиками, и часто времена требуют использования токсичных растворителей и интенсивного ручного трудаМеханические свойства poly (α-hydroxyesters) могли быть существенно улучшены добавлением кальция orthophosphates. Shikinami и Okuno развивали CDHA/PLLAcomposites с очень высокими механическими свойствами; минивинты и минипластины, сделанные из этих соединений, были произведены и протестированы. Они показали легкое управление и формирование согласно геометрии места внедрения, общее количество resorbability, хорошая способность соединить непосредственно до крайности ткань без вставленной волокнистой ткани, osteoconductivity, биологической совместимости и высокой жесткости, которая может быть сохранена в течение периода, необходимого, чтобы достигнуть союза кости. Начальная сила изгиба ~280 МПа превысила силу корковой кости (120-210 МПа), в то время как модулем составляли целых 12 Гпа. Сила могла сохраняться выше 200 МПа до 25 недель в соляном растворе с буфером фосфата. Такие биосоединения были получены из осаждения решения PLLA/dichloromethane, где маленькие гранулы однородно распределенных микрочастиц CDHA (средний размер 3 μm) могли быть подготовлены. Пористые леса PDLLA и ХА были произведены также. После внедрения в бедра кролика наблюдалась недавно сформированная кость, и биологический распад был значительно увеличен по сравнению с единственной фазой ХА биокерамика. Это могло бы произойти из-за местного выпуска молочной кислоты, которая, в свою очередь, распадается ХА. В других исследованиях PLA и волокна PGA были объединены с пористым ХА леса. Такое укрепление не препятствовало врастанию внутрь кости во внедрения, которые поддерживали дальнейшее развитие таких биосоединений как замены костного трансплантата.Смеси (названный SEVA-C) EVOH с крахмалом, заполненным 10–30% веса ХА, были изготовлены, чтобы привести к биосоединениям с модулями до ~7 Гпа и погрузкой на 30% га. Объединение биологически активных наполнителей, такой как ХА в SEVA-C, стремилось страховать биологически активное поведение соединения и обеспечивать необходимую жесткость в пределах типичного диапазона человеческих корковых свойств кости. Эти биосоединения показали сильное в пробирке биологическая активность, которая была поддержана способностью водной сообразительности полимера. Однако, укрепление SEVA-C ХА частицами, как находили, затрагивало реологическое поведение смеси. Модель деградации этих биосоединений была развита.Более высокие гомологи poly (3-hydroxybutyrate), 3-PHB и poly (3-hydroxyvalerate), 3-PHV, не покажите почти биологический распад. Однако, биосоединения этих полимеров с кальцием orthophosphates показывают хорошую биологическую совместимость и в пробирке и в естественных условиях. И биологическая активность и механические свойства этих биосоединений могут быть скроены, изменяя процент объема кальция orthophosphates. Точно так же у биосоединений PHBHV и с ХА и с аморфный газированный апатит (почти ACP), казалось, был многообещающий потенциал для ремонта и замены поврежденных костей.Вдоль этих линий PCL используется в качестве медленно разлагаемого микроорганизмами, но хорошего биологически совместимого полимера. PCL/HA и биосоединения PCL/CDHA были уже обсуждены как подходящие материалы для замены, регенерации и ремонта костных тканей. Например, биосоединения были получены проникновением ε-caprolactone мономера в пористые блоки апатита и на месте полимеризацией. Соединения, как находили, были разлагаемы микроорганизмами и могли бы быть применены как решетчатый или trabecular материал замены кости или для регенерации хряща. И механические рабочие характеристики и биологическая совместимость в osteoblast клеточной культуре PCL, как показывали, были сильно увеличены, когда ХА был добавлен. Известны несколько методов подготовки биосоединений PCL/HA. Например, чтобы сделать биосложные волокна PCL с nanodimensional ХА, желаемым количеством nanodimensional ХА порошок был рассеян в растворителе, используя магнитную мешалку, сопровождаемую ultrasonication в течение 30 минут. Затем PCL был расторгнут в этой подвеске, сопровождаемой испарением растворителя. Противоположный заказ подготовки также использовался: PCL был первоначально расторгнут в хлороформе при комнатной температуре (вес/объем на 7-10%), тогда ХА (~10 μm размеров частицы) был приостановлен в решении, sonicated в течение 1 минуты, сопровождаемой испарением растворителя или выщелачиванием соли. Механические свойства, полученные этой техникой, были приблизительно одной третью та из trabecular кости. В сравнительном исследовании PCL и биологический апатит были смешаны в 19:1 отношение в экструдере. В конце подготовки смесь была охлаждена в атмосфере азота. Авторы заметили, что присутствие биологического апатита улучшило themodulus, одновременно увеличивая hydrophilicity полимерного основания. Кроме того, увеличение концентрации апатита, как находили, увеличило обоих модуль и напряжение урожая соединения, которое указало на хорошие граничные взаимодействия между биологическим апатитом и PCL. Было также замечено, что присутствие биологического апатита стимулировало приложение osteoblast к биоматериалу и пролиферации клеток. В другом исследовании биосоединение PCL/HA было подготовлено, гармонируя, плавят форму в 120°C, пока крутящий момент не достиг равновесия в rheometer, который был присоединен к блендеру. Тогда образец был сжатием, формируемым и сокращенным в экземпляры подходящего размера для того, чтобы протестировать. Было замечено, что у соединения, содержащего 20% веса ХА, была самая высокая сила. Однако, прямое прививание PCL на поверхность ХА частиц, кажется, самая интересная техника подготовки. В другом исследовании ХА пористые леса были покрыты сложным покрытием PCL/HA. В этой системе PCL, поскольку компонент покрытия смог улучшить уязвимость и низкую силу ХА леса, в то время как частицы в покрытии улучшили osteoconductivity и биологическую активность слоя покрытия. Более сложные формулировки, такие как PDLLA/PCL/ХА, PLLA/PCL/HA и надмолекулярный PCL/functionalized ХА биосоединения, были подготовлены также. Более подробная информация и о биосоединениях PCL/HA и о методологиях обработки этого могла бы быть найдена в ссылке 328.Распространение человеческого osteoblasts, приложенного к PLA и фильмам PCL, укрепленным с CDHA и спеченным ХА, как показывали, имело выше stength, чем одни только полимеры. Кроме того биохимическое испытание, связывающее деятельность клетки с содержанием ДНК, учитывало заключение, что деятельность клетки была более интенсивной для сложных фильмов. Ким и др. покрыл пористый, ХА блокирует с PCL из dichloromethane решения и выполненных исследований выпуска прицепа для перевозки. Антибиотический гидрохлорид тетрациклина был добавлен в этот слой, приводя к биологически активному внедрению с выпуском прицепа для перевозки для дольше, чем неделя.Yoon и др. исследовал самую высокую механическую и химическую стабильность FA, готовя биосоединения FA/collagen и изучая их эффект на подобную osteoblast клеточную культуру. Исследователи нашли увеличенную клеточную деятельность в соединениях FA по сравнению с ХА соединениями. Это открытие было подтверждено в другом исследовании посредством изменений в содержании фторида для соединений FA-HA/PCL. Интересное явление рекурсивного роста сложных кристаллов FA/gelatin (Рис. 3) было достигнуто распространением кальция - и orthophosphate решения для фторида от противоположных сторон в трубу, заполненную гелем желатина. Причины этого явления не совсем ясны все же; кроме того, до сих пор ни о чем еще не сообщили относительно возможного биомедицинского применения для таких очень необычных структурных соединений.Основанные на TCP формулировки. У и α-TCP и β-TCP есть более высокая растворимость, чем ХА (Таблица 3), и они - resorbed более быстро в естественных условиях. Поэтому, они кальций orthophosphates широко использовались вместо апатитов, чтобы подготовить абсолютно разлагаемые микроорганизмами биосоединения. Например, разлагаемое микроорганизмами и osteoconductive биосоединение, сделанное из β-TCP частиц и желатина, было предложено. Этот материал был протестирован в естественных условиях с хорошими результатами. Это, как находили, было биологически совместимо, osteoconductive и разлагаемо микроорганизмами, без потребности во второй хирургической операции, чтобы демонтировать устройство после исцеления произошел. И травяные извлечения и K2 HPO4 могли бы быть добавлены к этой формулировке. Другая исследовательская группа подготовила биосоединения поперечного связанного желатина с β-TCP, и и хорошая биологическая совместимость и формирование кости после подкожного внедрения в крыс были найдены. Yanget al. расширенный это на пористый (пористость ~75%) β-TCP/gelatin биосоединения, которые также содержали BMP-4. Пористый β-TCP/гибридными лесами альгинатного желатина, которые были совместимы с клеткой и обладали некоторыми osteoinductive свойствами, был подготовленный Асо и успешно протестированный в пробирке. Биосоединения β-TCP с PLLA и PLGC465 были подготовлены также. Хотя β-TCP смог противостоять кислому ухудшению полиэстера до некоторой степени, это не предотвращало pH фактор, опускаются к ~6. Однако, внедрение этого биосоединения в нижнечелюстных костях гончих было успешно. Формулировки α-TCP/gelatin известны также.Основанный на концепции самоукрепления, биосоединения TCP с polylactides были подготовлены и изучили использующее обычное механическое испытание. Леса Resorbable были изготовлены от таких биосоединений. Хитозан использовался в качестве матрицы для объединения β-TCP твердым/жидким разделением фазы раствора полимера и последующим возвышением растворителя. Из-за комплексообразования функциональных групп хитозана с ионами кальция β-TCP, у этих биосоединений были высокий сжимающий модуль и сила. Биосоединения PCL/β-TCP были развиты в других исследованиях и их в пробирке, поведение деградации систематически проверялось погружением в моделируемой жидкости тела в 37°C. Чтобы расширить эту тему далее, биосоединения PCL/β-TCP могли бы быть загружены прицепами для перевозки.О тестах клеточной культуры на β-TCP/PLLA биосоединениях сообщили; биосоединения не показали цитотоксичности и свидетельствовали хорошее приложение клетки к его поверхности. В пробирке исследование с основной крысой calvarial osteoblasts показало увеличенную клеточную деятельность в BMP-нагруженных образцах. Другие исследователи исследовали BMP-2-loaded пористые β-TCP/gelatin биосоединения (пористость ~95%, средний размер поры 180–200 μm) и подтвердили результаты предыдущего исследования. Биосоединения β-TCP и glutaraldehyde поперечный связанный желатин были произведены и протестированы в пробирке, чтобы измерить материальную цитотоксичность. Результаты эксперимента показали, что количество glutaraldehyde поперечное соединение агента должно составить меньше чем 8%, чтобы уменьшить токсичность на osteoblasts и избежать запрещения клеточного роста, вызванного выпуском остатка или "креста ООН, связанного" glutaraldehyde. Длительное исследование внедрения соединений PDLLA/α-TCP в нагруженной модели внедрения овец показало хорошие результаты после 12 месяцев, но сильной osteolytic реакции после 24 месяцев. Это было приписано почти полному роспуску α-TCP в это время и неблагоприятную реакцию остающегося PDLLA.Более сложный кальций находящиеся в orthophosphate формулировки известен также. Например, есть биосоединение, состоящее из трех сетей глубокого проникновения: TCP, CDHA и PLGA. Во-первых, пористая сеть TCP была произведена покрытием пенополиуретан с hydrolysable α-TCP жидкий раствор. Затем сеть CDHA получалась из кальция orthophosphate цемент и использовалась, чтобы заполнить пористую сеть TCP. Наконец, остающаяся открытая сеть поры в CDHA/α-TCP structureswas проникала с PLGA. Это биосоединение состоит из трех фаз с различными поведениями деградации. Это постулировалось, что кость вырастет в самой быстрой унизительной сети PLGA, в то время как остающийся кальций orthophosphate фазы остался бы неповрежденным, таким образом поддерживая их геометрию и способность подшипника груза.Формулировки, основанные на другом кальции orthophosphates. Число публикаций исследования, посвященных формулировкам, основанным на другом кальции orthophosphates, является существенно меньше, чем посвященные апатитам и TCP. Двухфазный фосфат кальция (BCP), который является твердым соединением ХА и β-TCP (однако, подобные формулировки ХА и α-TCP, так же как α-TCP и β-TCP, возможны также), кажется, является самым популярным среди остающегося кальция orthophosphates. Например, collagencoated керамика BCP были изучены, и их биологическая совместимость к osteoblasts, как находили, увеличилась на покрытие с коллагеном. Другая исследовательская группа создала пористые леса PDLLA/BCP и покрыла их гидрофильньным соединением PEG/vancomycin и в целях доставки лекарственных средств и в поверхностной модификации. Более соответствующим образом и PLGA/BCP и биосоединения BCP PLLA/были изготовлены, и их цитотоксичность и свойства фибробласта, как находили, были приемлемы для естественной компенсации костной ткани, заполнения и увеличения. PCL/BCP и биосоединения ЖЕЛАТИНА/BCP известны также.Выбор основанных на DCPD биосоединений DCPD, альбумина и двойной ДНК был подготовлен водным/нефтяным/водным граничным методом реакции. Тип раковины ядра волокна биосоединения DCPD/chitosan был подготовлен влажным методом вращения в другом исследовании. Дисперсионный энергией анализ спектроскопии рентгена указал, что приблизительно и атомы P были, главным образом, распределены на внешнем слое сложных волокон; однако, небольшое количество P атомы оставалось в волокнах. Это указало, что сложные волокна сформировали уникальную структуру раковины ядра с раковиной кальция orthophosphate и ядром хитозана. Подобная формулировка была подготовлена к дальнейшим применениям в биосоединениях костного цемента. Биосоединения DCPA/BSA синтезировались через coprecipitation BSA на nanodimensional частицах DCPA, выполненного в этаноле. Nanodimensional DCPA синтезировался и соединился в зубные смолы, чтобы сформировать зубные биосоединения. Как в стороне, интересно упомянуть, что некоторые соединения DCPD/polymer могли использоваться в качестве протонных проводников в устройствах аккумулятора. Ни о чем еще не сообщили относительно их биологической совместимости, но возможно когда-то, улучшенные формулировки будут использоваться, чтобы изготовить биологически совместимые аккумуляторы для вживляемых электронных устройств.