There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Capas, Polvos y Plaquetas de Nanohydroxyapatite Producidos vía los Métodos Soles-gel para las Aplicaciones Médicas

Profesor Besim Ben-Nissan, Facultad de Ciencia, de Universidad Tecnológica, de Sydney, de Australia y del Dr. Andy Choi, Redactor jefe, AZoNano
Autor Correspondiente: B.Ben-Nissan@uts.edu.au

Introducción

Los Materiales que tienen las estructuras y tallas que caen dentro del rango de 1 a 100 nanómetro se refieren como materiales nanostructured. Los materiales de Nanostructured se asocian a una diversidad de las aplicaciones dentro del campo médico, por ejemplo, de nanoparticles en sistemas de la droga-salida, en remedio regenerador y en ciencia de los biomateriales y sistemas diagnósticos.1,2

Las técnicas de la síntesis más de uso general para la manufactura del nanoceramics incluyen prensar, y las técnicas de tramitación químicas mojadas tales como soles-gel y la co-precipitación, que se han utilizado para producir nanocoatings, los nanoparticles, y los bloques y las dimensiones de una variable sólidos nanostructured.

El Proceso Sol-gel

El tramitación Sol-gel es único en que puede ser utilizado para fabricar las capas, monolitos, fibras, polvos o, las plaquetas de la misma composición, simple variando la viscosidad, la química, y otros factores de una solución dada.

Por definición, un solenoide es una suspensión de partículas coloidales en un líquido. Un solenoide difiere de una solución en que una solución es un sistema monofásico, por otra parte, un solenoide es un bifásico, sistema del sólido-líquido. Los Geles se miran como compuestos, puesto que los geles consisten en una red o un esqueleto sólida que rodeen un disolvente líquido de la fase o del exceso. Dependiendo de su química, los geles pueden ser suaves y tener un módulo de elástico inferior, obtenido generalmente con la polimerización controlada de la pasta que comienza hidrolizada. En este caso, una red tridimensional forma, dando lugar final a un gel polimérico del peso de molecularidad elevada. El gel resultante se puede pensar en como molécula macroscópica que extienda en la solución. Esta congelación se puede utilizar para producir un monolito nanostructured o capas nanosized, dependiendo del proceso aplicado.1,2

Las ventajas de la técnica sol-gel son numerosas: da lugar a un producto estequiométrico, homogéneo y puro, debido a la mezcla en la escala molecular; está del nanoscale; la pureza elevada se puede mantener como esmerilar puede ser evitada; permite reducido el encender de las temperaturas debido a los pequeños tamaños de las partículas con altas superficies; puede ser utilizada para producir las estructuras uniformes, de grano fino; permite el uso de diversas rutas químicas y; se aplica fácilmente a las dimensiones de una variable complejas con un rango de las técnicas de la capa. Las capas Soles-gel también tienen la ventaja adicional que el costo de los precursores es relativamente poco importante, debido a las pequeñas cantidades de materiales requeridos.1,2

La deposición de la película Fina usando la técnica sol-gel también ofrece la ventaja sobre otras técnicas de la deposición tales como deposición de vapor físico y químico, en la cual las propiedades tales como volumen de la superficie y del poro se pueden controlar por la química.

Polvos de Nanohydroxyapatite (NanoHap) para las Aplicaciones Médicas

El mineral del Hueso se compone de los nanoplatelets que fueron descritos como hydroxyapatite o HAp originalmente, y similar al dahllite mineral. Hoy, se está de acuerdo que la apatita del hueso se puede describir mejor como hydroxyapatite del carbonato, y es aproximado por la fórmula (Ca, Magnesio, Na)10 (POCO43)6 (OH)2.

Los parámetros más importantes para los implantes ortopédicos bajo condiciones de articulación son específicamente que tienen la resistencia de desgaste necesaria, permiten para que un accesorio adecuado deshuese, y visualizan las propiedades mecánicas requeridas tales como ductilidad, elasticidad y fuerza. La respuesta a estos requisitos pertinentes puede mentir en diseñado apropiadamente, la macro y los implantes texturizados micrófono que se pueden recubrir con el nanoscale hueso-como los fosfatos de calcio que pueden inducir bioactividad aumentada y proporcionar a la buena adherencia entre el implante y el hueso.

La Nanotecnología ha abierto las técnicas innovadoras para producir hueso-como nanopowders y capas sintetizados del hydroxyapatite. Aunque no estén llamados los nanopowders, materiales del nanoscale hayan existido puesto que el amanecer de la ciencia usando un rango de rutas químicas. Las capas de Nanoscale de hydroxyapatite fueron introducidas solamente en los años 90 tempranos.2-5 Sin Embargo, sin una duda, la disponibilidad de nanocoating sol-gel del hydroxyapatite y la tecnología de producción del polvo ha abierto nuevas oportunidades de diseñar las capas biocompatibles superiores para los implantes, y el revelado de los nanocomposites dentales y ortopédicos de alta resistencia para las aplicaciones médicas.1

Aunque, hueso-como nanopowders del HAp y nanoplatelets (el Cuadro 1) se puede sintetizar por un rango de los métodos de producción, una aproximación muy prometedora ha sido sintetizar estos materiales vía una solución sol-gel.

El Cuadro 1. plaquetas de la apatita del carbonato de Nanocrystalline produjo usando el Proceso Sol-gel.

Los resultados de estudios anteriores han mostrado que, mientras que los productos soles-gel bifásicos del HAp se sintetizan fácilmente, los polvos monofásicos del HAp y las capas son más difíciles de producir. Aunque varias compañías internacionales produjeran polvos nanos del HAp solamente una compañía Australiana era acertada en producir el hueso como los nanoparticles del HAp del carbonato, nanoplatelets con los diámetros en el rango de 15 a 20 nanómetro, y con nanocoatings del HAp de 70 nanómetro densamente. Los nanoparticles y los nanoplatelets del HAp proporcionan a la bioactividad excelente para la integración en el hueso, que se presenta de sus superficies muy altas.3,4

Apatita Sol-gel de la Coralina de Nanohydroxyapatite y de Nanocoated

El hydroxyapatite Coralino se utiliza principal como materiales del injerto del hueso. Varias compañías han comercializado las apatitas coralinas since 1980 pero debido a la naturaleza del proceso de conversión, estos injertos coralinos del hueso han conservado CaCO coral o libre3, que no permite que el material sea utilizado bajo condiciones portadoras. La estructura del HAp coralino comercial también posee meso y nano-poros dentro de las trabéculas del inter-poro. Estos nanopores y superficies grandes relacionadas dan lugar a un alto tipo de la disolución. Este retrono resulta hacia adentro reduce fuerza, y el colapso temprano de la estructura se observa. Estos productos no pueden ser utilizados donde la alta fuerza estructural se requiere por ejemplo los huesos largos sin dispositivos de fijación internos o externos. Para vencer estas limitaciones y mejorar fuerza, una nueva técnica de conversión patentada del doble-escenario fue desarrollada por Ben-Nissan y los compañeros de trabajo.2,4,5,6,7,8

La técnica actual implica una ruta de dos etapas de la aplicación por el que, en la primera fase, una conversión completa del coral al HAp puro se logre. En el segundo escenario, un hydroxyapatite solenoide-gel-derivado nanocoating se aplica directamente para revestir el meso y los nanopores dentro del material del intra-poro, mientras que mantiene los poros grandes para el incremento apropiado del hueso. El proceso se muestra en el Cuadro 2.

Cuadro 2. Escenarios de la formación coralina hydroxyapatite-revestida de la apatita del nanocrystalline. Estructura Coral (superior). Coral (del centro) después de la conversión a hydroxyapatite con el método hidrotérmico. (parte inferior) apatita coralina Convertida y nanocoated.

La aplicación de una capa sol-gel del hydroxyapatite sobre el hydroxyapatite monofásico derivado del método hidrotérmico mejoró sus propiedades mecánicas. Esta conversión y el nanocoating fueron señalados para aumentar la fuerza compresiva en el 400% sobre coral natural. Las juicios Animales realizadas en componentes tibiales de ovejas mostraron la nueva formación del hueso y el biointegration excelente similares a nuestro hueso natural mientras que todavía conservaban la estructura y la fuerza.

Resumen

Ha habido un aumento importante en interés en materiales nanostructured en tecnologías avanzadas durante la última década. La investigación y desarrollo actual en el campo de nanocoatings es encouraging. Las capas derivadas Soles-gel demuestran promesa debido a su facilidad relativa de la producción, capacidad de formar químicamente y la capa físicamente uniforme y pura sobre dimensiones de una variable geométricas complejas. Nanobioceramics es esencial para el diseño y el revelado de una amplia gama de nuevos implantes médicos y de dispositivos lentos de la salida de la droga.


Referencias

1. B. Ben-Nissan y A.H. Choi. Nanoceramics para las aplicaciones médicas. En: Nanomaterials Avanzados, (Eds) K.E. Geckeler, H. Nishide, ISBN: 978-3-527-31794-3 Wiley-VCH, Diciembre de 2009, 523-553.
2. B. Ben-Nissan y A.H. Choi. Producción Sol-gel de nanocoatings bioactivos para las aplicaciones médicas. Parte 1: una introducción, Nanomedicine 1(3), 2006, 311-319
3. A.H. Choi y B. Ben-Nissan. Producción Sol-gel de nanocoatings bioactivos para las aplicaciones médicas. Parte II: investigación y desarrollo actual, Nanomedicine 2(1), 2007, 51-61.
4. C.S Chai y B. Ben-Nissan, Capas Soles-gel Bioactivas de Nanocrystalline Hydroxyapatite. J. Mater. Sci: MED de Mater. 10: 1999, 465-469.
5. B. Ben-Nissan y C.S Chai, Capas Bioactivas Derivadas Soles-gel de Hydroxyapatite, En Avances en la Ciencia Material y la Cirugía Ortopédica del Implante, Serie de la OTAN ASI, Serie E: Ciencias Aplicadas, (Eds.) R. Kossowsky y N.Kossovsky, Editores Académicos de Kluwer, ISBN 0-7923- 3558-9, 1995, Vol. 294, 265-275.
6. H. Zreiqat, y otros. El efecto de la modificación superficial de la química de la aleación titanium sobre caminos de la transmisión de señales en osteoblasts humanos. Biomateriales 26, 2005, 7579-7586.
7. B. Ben-Nissan, “Bioceramics Natural: de coral al hueso y más allá de”, la Opinión Actual en la Ciencia De Estado Sólido y Material, 7, Publica 4-5, 2003, 283-288
8. B. Ben-Nissan., D.Green, G.S.K. Kannangara, C.S Chai. y A. Milev, los “Estudios de 31P RMN del Fosfito Derivó Nanocrystalline Hydroxyapatite”, J. Sol-Gel Sci. y Tecnología, 21, 2001, 27-37.

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Besim Ben-Nissan (Universidad Tecnológica, Sydney)

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

Last Update: 13. June 2013 23:42

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit