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Beschichtungen, Pulver und Plättchen Nanohydroxyapatite Produziert über Magnetspule-Gel Methoden für Medizinische Anwendungen

Professor Besim Ben-Nissan, Lehrkörper der Wissenschaft, der Technischen Hochschule, des Sydneys, des Australiens und des Dr. Andy Choi, Hauptherausgeber, AZoNano
Entsprechender Autor: B.Ben-Nissan@uts.edu.au

Einleitung

Die Materialien, die Zellen und Größen haben, die innerhalb des Bereiches 1 auf 100 nm fallen, gekennzeichnet als nanostructured Materialien. Nanostructured-Materialien beziehen sich auf eine Vielfalt des Gebrauches innerhalb des medizinischen Bereichs, der zum Beispiel, nanoparticles in den Medikamentenverabreichungsanlagen, in der verbessernden Medizin und in der Biosubstanzwissenschaft und in den Diagnoseanlagen.1,2

Die Synthesetechniken, die für die Fertigung von nanoceramics allgemein am verwendetsten sind, umfassen das Drücken und nasse chemische Verfahrenstechniken wie Magnetspulegel und Mitniederschlag, die verwendet worden sind, um nanocoatings, nanoparticles und nanostructured feste Blöcke und Formen zu produzieren.

Der Magnetspule-Gel Prozess

Magnetspule-Gel Aufbereiten ist dadurch, dass es verwendet werden kann, um Beschichtungen, Monolithe, Fasern, Pulver herzustellen oder, Plättchen der gleichen Zusammensetzung, einfach eindeutig, indem es die Viskosität, Chemie und andere Faktoren einer gegebenen Lösung sich unterscheidet.

Per Definition ist eine Magnetspule eine Suspension von kolloidalen Partikeln in einer Flüssigkeit. Eine Magnetspule unterscheidet sich von einer Lösung dadurch, dass eine Lösung eine einphasige Anlage ist, andererseits eine Magnetspule, Festflüssigkeitsanlage ein Zweiphasen ist. Gele werden als Zusammensetzungen angesehen, da Gele einem festen Netz oder aus einem Skelett bestehen, die ein Flüssigphasen- oder überschüssiges Lösungsmittel umgibt. Abhängig von ihrer Chemie können Gele weich sein und ein niedriges Elastizitätsmodul haben, normalerweise erreicht durch esteuerte Polymerisierung des hydrolysierten beginnenden Mittels. In diesem Fall bildet sich ein dreidimensionales Netz, und das schließlich ergibt ein polymerisches Gel des hohen Molekulargewichts. Das resultierende Gel kann für ein makroskopisches Molekül gehalten werden, das während der Lösung sich ausdehnt. Diese Gelierung kann verwendet werden, um einen nanostructured Monolithen oder nanosized Beschichtungen zu produzieren, abhängig von dem angewendeten Prozess.1,2

Die Vorteile der Magnetspulegel Technik sind zahlreich: sie ergibt ein stöchiometrisches, homogenes und reines Produkt, wegen des Mischens auf der molekularen Schuppe; sie ist vom nanoscale; hoher Reinheitsgrad kann als Reiben aufrechterhalten werden kann vermieden werden; er gewährt die verringerten Brenntemperaturen wegen der kleinen Teilchengrößen mit hohen Flächen; er kann verwendet werden, um Uniform, feinkörnige Zellen zu produzieren; er erlaubt den Gebrauch der verschiedenen chemischen Wege und; er wird leicht an den komplexen Formen mit einer Reichweite der Beschichtungstechniken angewendet. Magnetspule-Gel Beschichtungen haben auch den hinzugefügten Vorteil, dass die Kosten der Vorläufer verhältnismäßig unbedeutend sind, wegen der kleinen Mengen von den benötigten Materialien.1,2

Dünnfilmabsetzung unter Verwendung der Magnetspulegel Technik bietet auch den Vorteil über anderen Absetzungstechniken wie körperlichem und chemischem Bedampfen an, in dem Eigenschaften wie Fläche- und Porenvolumen durch Chemie gesteuert werden können.

Pulver Nanohydroxyapatite (NanoHap) für Medizinische Anwendungen

Knochenmineral wird aus nanoplatelets, die sich ursprünglich als hydroxyapatite beschrieben wurden oder Ereignen, und ähnlich dem Mineral-dahllite verfasst. Heute wird es vereinbart, dass Knochenapatit möglicherweise besser als Karbonat hydroxyapatite beschrieben wird, und angeglichen durch die Formel (Ca, Mg, Na)10 (POCO43)6 (OH-)2.

Die wichtigsten Parameter für orthopädische Implantate speziell unter artikulierenden Bedingungen sind, dass sie die notwendige Verschleißfestigkeit haben, einen ausreichenden Anhang entbeinen dürfen und die erforderlichen mechanischen Eigenschaften wie Duktilität, Elastizität und Stärke anzeigen. Die Antwort zu diesen passenden Anforderungen liegt möglicherweise, in passend konstruiert, Makro- und strukturierte Mikroimplantate, die mit nanoscale Knochen ähnlichen Kalziumphosphaten beschichtet werden können, die erhöhte Bioaktivität verursachen und guten Beitritt zwischen dem Implantat und dem Knochen zur Verfügung stellen können.

Nanotechnologie hat innovative Techniken für das Produzieren von Knochen ähnlichen synthetischen nanopowders und von hydroxyapatite Beschichtungen erschlossen. Obgleich nicht gerufen, haben nanopowders, nanoscale Materialien da die Dämmerung der Wissenschaft unter Verwendung einer Reichweite der chemischen Wege existiert. Nanoscale-Beschichtungen von hydroxyapatite wurden nur in den frühen neunziger Jahren eingeführt.2-5 Jedoch zweifellos hat die Verfügbarkeit von hydroxyapatite Magnetspulegel Nanocoating und die Pulverfertigungstechnik neue Gelegenheiten, überlegene biocompatible Beschichtungen für Implantate zu konstruieren und die Entwicklung von hochfesten zahnmedizinischen und orthopädischen nanocomposites für medizinische Anwendungen erschlossen.1

Obgleich, Knochen ähnliche Zufall nanopowders und nanoplatelets (Abbildung 1) kann durch eine Reichweite der Produktionsverfahren synthetisiert werden, ein sehr viel versprechender Ansatz ist gewesen, diese Materialien über eine Magnetspulegel Lösung zu synthetisieren.

Abbildung 1. Nanocrystalline-Karbonats-Apatitplättchen produzierte unter Verwendung des Magnetspule-Gel Prozesses.

Die Ergebnisse der früheren Studien haben gezeigt, dass, während zweiphasige Magnetspulegel Zufallprodukte leicht synthetisiert werden, monophasische Zufallpulver und Beschichtungen schwieriger zu produzieren sind. Obgleich einige internationale Firmen Nano-Pulver des Zufalls war nur produzierten, eine Australische Firma erfolgreich, wenn sie dick Knochen wie Karbonat Zufall nanoparticles, nanoplatelets mit Durchmessern im Bereich von 15 bis 20 nm und mit Zufall nanocoatings von 70 nm produzierte. Die nanoparticles und die nanoplatelets des Zufalls stellen ausgezeichnete Bioaktivität für Integration in Knochen zur Verfügung, der aus ihren sehr hohen Flächen sich ergibt.3,4

Magnetspule-Gel Nanohydroxyapatite und Nanocoated-Coralline-Apatit

Korallenartiges hydroxyapatite werden hauptsächlich als Knochentransplantationsmaterialien verwendet. Einige Firmen haben korallenartige Apatite since 1980 vermarktet, aber wegen der Art des Umwandlungsprozesses, haben diese korallenartigen Knochentransplantationen korallenrotes oder freies CaCO beibehalten3, das nicht erlaubt, dass das Material unter lastentragenden Bedingungen verwendet wird. Die Zelle des kommerziellen korallenartigen Zufalls besitzt auch Meso- und Nano-poren innerhalb der Interpore Trabekeln. Diese nanopores und in Verbindung gestandenen großen Flächen ergeben eine hohe Auflösungskinetik. Dieser Umsatz resultiert verringern herein Stärke, und früher Einsturz der Zelle wird beobachtet. Diese Produkte können nicht verwendet werden, wo hohe strukturelle Stärke wie die Röhrenknochen ohne die internen oder externen Fixierungseinheiten gefordert wird. Um diese Beschränkungen auszugleichen und Stärke zu verbessern, wurde ein neues patentiertes zweistufiges Umsetzungsverfahren von Ben-Nissan und von den Mitarbeitern entwickelt.2,4,5,6,7,8

Die aktuelle Technik bezieht einen zweistufigen Anwendungsweg mit ein, hingegen, in der ersten Phase, eine komplette Umwandlung der Koralle zum reinen Zufall erzielt wird. In der zweiten Etappe wird ein Magnetspule-Gel-berechnetes nanocoating hydroxyapatite direkt angewendet, um das Meso- und die nanopores innerhalb des Intra-pore Materials zu umfassen, bei der Wartung der großen Poren für passendes Knochenwachstum. Der Prozess wird in Abbildung 2. gezeigt.

Abbildung 2. Stufen nanocrystalline der hydroxyapatite-überzogenen korallenartigen Apatitentstehung. (Spitzen) Korallenrote Zelle. (Mitte) Koralle nach Umwandlung in hydroxyapatite mit der hydrothermalen Methode. (Unterseite) Konvertierter und nanocoated korallenartiger Apatit.

Die Anwendung einer hydroxyapatite Magnetspulegel Beschichtung auf das monophasische hydroxyapatite, das von der hydrothermalen Methode berechnet wurde, verbesserte seine mechanischen Eigenschaften. Diese Umwandlung und das Nanocoating wurden berichtet, um die Druckfestigkeit um 400% über natürlicher Koralle zu erhöhen. Die Tierversuche, die auf tibial Bauteilen von Schafen durchgeführt wurden, zeigten neue Knochenentstehung und ausgezeichnete das biointegration, die unserem natürlichen Knochen beim Zelle und Stärke noch beibehalten ähnlich ist.

Zusammenfassung

Es hat eine bedeutende Zunahme der Zinsen an nanostructured Materialien an neuen Technologien während des letzten Jahrzehnts gegeben. Die aktuelle Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet von nanocoatings sind aufmunternd. Magnetspule-Gel berechnete Beschichtungen zeigen Versprechen wegen ihrer relativen Leichtigkeit der Produktion, Fähigkeit, chemisch und physikalisch einheitliche und reine Beschichtung über komplexen geometrischen Formen zu bilden. Nanobioceramics sind zur Auslegung und zur Entwicklung einer großen Auswahl der neuen medizinischen Implantate und der langsamen Medikamentenverabreichungseinheiten wesentlich.


Bezüge

1. B. Ben-Nissan und A.H. Choi. Nanoceramics für medizinische Anwendungen. In: Hoch entwickelte Nanomaterials, (Eds) K.E. Geckeler, H. Nishide, ISBN: 978-3-527-31794-3 Wiley-VCH 523-553 Im Dezember 2009.
2. B. Ben-Nissan und A.H. Choi. Magnetspule-Gel Produktion von bioactive nanocoatings für medizinische Anwendungen. Teil 1: eine Einleitung, Nanomedicine 1(3), 2006, 311-319
3. A.H. Choi und B. Ben-Nissan. Magnetspule-Gel Produktion von bioactive nanocoatings für medizinische Anwendungen. Teil II: aktuelle Forschung und Entwicklung, Nanomedicine 2(1), 2007, 51-61.
4. C.S Chai und B. Ben-Nissan, Bioactive Nanocrystalline-Magnetspule-Gel Hydroxyapatite-Beschichtungen. J. Mater. Sci: Mater MED. 10: 1999, 465-469.
5. B. Ben-Nissan und C.S Chai, Magnetspule-Gel Berechnete Bioactive Hydroxyapatite-Beschichtungen, In den Fortschritten in der Material-Wissenschaft und in der Implantats-Orthopädie, Serie NATOS ASI, Serie E: Angewandte Wissenschaften, (Eds.) R. Kossowsky und N.Kossovsky, Akademische Verleger Kluwer, ISBN 0-7923- 3558-9, 1995, Vol. 294, 265-275.
6. H. Zreiqat, et al. Der Effekt der Oberflächenchemiemodifikation der Titanlegierung auf Signalisierenbahnen in den menschlichen osteoblasts. Biosubstanzen 26, 2005, 7579-7586.
7. B. Ben-Nissan, „Natürliches Bioceramics: von Koralle zu Knochen und über“, Gibt Aktuelle Meinung im Festzustand und Material-Wissenschaft, 7, 4-5, 2003, 283-288 heraus
8. B. Ben-Nissan., D.Green, G.S.K. Kannangara, C.S Chai. und A. Milev, „NMRStudien 31P des Phosphits Berechnete Nanocrystalline Hydroxyapatite“, J. Magnetspule-Gel Sci. und Technologie, 21, 2001, 27-37.

Copyright AZoNano.com, Professor Besim Ben-Nissan (Technische Hochschule, Sydney)

Date Added: Jan 7, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

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