Rivestimenti, Polveri e Piastrine di Nanohydroxyapatite Prodotti via i Metodi del Solenoide-Gel per le Applicazioni Mediche

Il Professor Besim Ben-Nissan, Facoltà di Scienza, dell'Università Tecnologica, di Sydney, dell'Australia e di Dott. Andy Choi, Redattore capo, AZoNano
Autore Corrispondente: B.Ben-Nissan@uts.edu.au

Introduzione

I Materiali che hanno le strutture e dimensioni che fanno parte dell'intervallo di 1 a 100 nanometro si riferiscono a come materiali nanostructured. I materiali di Nanostructured sono associati con una diversità degli usi all'interno del campo medico, per esempio, delle nanoparticelle nei sistemi della droga consegna, nella medicina a ricupero e nella scienza dei biomateriali e nei sistemi diagnostici.1,2

Le tecniche della sintesi più comunemente usate per la lavorazione di nanoceramics comprendono stampare e bagnano le tecniche di trattamento chimiche quali il solenoide-gel e co-precipitazione, che sono state usate per produrre i nanocoatings, nanoparticelle e blocchi e forme solidi nanostructured.

Il Trattamento del Solenoide-Gel

il trattamento del Solenoide-Gel è unico in quanto può essere usato per fabbricare i rivestimenti, i monoliti, le fibre, polveri o, piastrine della stessa composizione, semplicemente variando la viscosità, la chimica ed altri fattori di una soluzione data.

Per definizione, un solenoide è una sospensione delle particelle colloidali in un liquido. Un solenoide differisce da una soluzione in quanto una soluzione è un sistema monofase, d'altra parte, un solenoide è un bifase, sistema del solido liquido. I Gel sono considerare come i compositi, poiché i gel consistono di una rete o di uno scheletro solida che circondano un solvente liquido di eccesso o di fase. Secondo la loro chimica, i gel possono essere molli ed avere un modulo elastico basso, ottenuto solitamente con polimerizzazione controllata del composto cominciante idrolizzato. In questo caso, una rete tridimensionale si forma, provocando infine un gel polimerico di alto peso molecolare. Il gel risultante può essere pensato come a molecola macroscopica che estende in tutto la soluzione. Questo congelamento può essere usato per produrre un monolito nanostructured o i rivestimenti nanosized, secondo il trattamento applicato.1,2

I vantaggi della tecnica del solenoide-gel sono numerosi: provoca un prodotto stechiometrico, omogeneo e puro, a causa della mescolanza sul disgaggio molecolare; è del nanoscale; l'elevata purezza può essere mantenuta come macinazione può essere evitata; concede le temperature di cottura diminuite dovuto le piccole dimensioni delle particelle con le alte aree; può essere usata per produrre l'uniforme, strutture a grana fine; permette l'uso degli itinerari chimici differenti e; si applica facilmente alle forme complesse con un intervallo delle tecniche del rivestimento. i rivestimenti del Solenoide-Gel egualmente presentano il vantaggio aggiunto che il costo dei precursori è relativamente poco importante, a causa delle piccole quantità di materiali richiesti.1,2

Il deposito della pellicola Sottile facendo uso della tecnica del solenoide-gel egualmente offre il vantaggio sopra altre tecniche del deposito quale applicazione a spruzzo fisica e chimica, in cui i beni quale il volume del poro e di area possono essere gestiti da chimica.

Polveri di Nanohydroxyapatite (NanoHap) per le Applicazioni Mediche

Il minerale dell'Osso è composto di nanoplatelets che originalmente sono stati descritti come hydroxyapatite o HAp e simile al dahllite minerale. Oggi, è acconsentito che l'apatite dell'osso può essere descritta meglio come hydroxyapatite del carbonato e si approssima a dalla formula (Ca, Mg, Na)10 (POCO43)6 (OH)2.

I parametri più importanti per gli innesti ortopedici specificamente nelle circostanze d'articolazione sono che hanno la resistenza all'usura necessaria, tengono conto un collegamento adeguato disossare e video i beni meccanici richiesti quali duttilità, elasticità e concentrazione. La risposta a questi requisiti pertinenti può trovarsi in progettato in giustamente, macro e micro innesti strutturati che possono essere ricoperti di fosfati di calcio del tipo di osso del nanoscale che possono indurre la bioattività migliorata e fornire la buona aderenza fra l'innesto e l'osso.

La Nanotecnologia ha aperto le tecniche innovarici per la produzione i nanopowders e dei rivestimenti sintetici del tipo di osso del hydroxyapatite. Sebbene non chiamato i nanopowders, materiali del nanoscale siano esistito poiché l'alba di scienza facendo uso di un intervallo degli itinerari chimici. I rivestimenti di Nanoscale di hydroxyapatite sono stati presentati soltanto nell'inizio degli anni 90.2-5 Tuttavia, senza dubbio, la disponibilità di nanocoating del solenoide-gel del hydroxyapatite e la tecnologia di produzione della polvere ha aperto le nuove opportunità di progettare i rivestimenti biocompatibili superiori per gli innesti e lo sviluppo dei nanocomposites dentari ed ortopedici ad alta resistenza per le applicazioni mediche.1

Sebbene, nanopowders del HAp e nanoplatelets del tipo di osso (Figura 1) può essere sintetizzata da un intervallo dei metodi di produzione, un approccio molto di promessa è stata di sintetizzare questi materiali via una soluzione del solenoide-gel.

La Figura 1. piastrine dell'apatite del carbonato di Nanocrystalline ha prodotto facendo uso del Trattamento del Solenoide-Gel.

I risultati degli studi più iniziali hanno indicato che, mentre i prodotti bifasi del HAp del solenoide-gel sono sintetizzati facilmente, le polveri monofase del HAp ed i rivestimenti sono più difficili da produrre. Sebbene una serie di società internazionali producano le polveri nane del HAp soltanto una società Australiana riusciva nella produzione dell'osso come le nanoparticelle del HAp del carbonato, nanoplatelets con i diametri nell'ordine di 15 a 20 nanometro e con i nanocoatings del HAp di 70 nanometro densamente. Le nanoparticelle e i nanoplatelets del HAp forniscono la bioattività eccellente per integrazione nell'osso, che risulta dalle loro molto alte aree.3,4

Solenoide-Gel Nanohydroxyapatite ed Apatite del Coralline di Nanocoated

Il hydroxyapatite Corallino pricipalmente è usato come materiali dell'innesto dell'osso. Una serie di società hanno commercializzato le apatite coralline since 1980 ma a causa della natura del processo di conversione, questi innesti corallini dell'osso hanno conservato CaCO di corallo o libero3, che non permette che il materiale sia usato nelle circostanze portanti. La struttura del HAp corallino commerciale egualmente possiede meso e i nano-pori all'interno delle trabecole del inter poro. Questi nanopores e grandi aree riferite provocano un'alta tariffa della dissoluzione. Questo rendimento risulta dentro diminuisce la concentrazione ed il crollo iniziale della struttura è osservato. Questi prodotti non possono essere utilizzati dove l'alta resistenza delle strutture è richiesta quali le ossa lunghe senza unità di fissazione interne o esterne. Per sormontare queste limitazioni e per migliorare la concentrazione, una nuova tecnica di conversione brevettata della doppio fase è stata sviluppata da Ben-Nissan e dai colleghe.2,4,5,6,7,8

La tecnica corrente comprende un itinerario a due stadi dell'applicazione con cui, nella prima fase, una conversione completa di corallo al HAp puro è raggiunta. Nella seconda tappa, un hydroxyapatite solenoide-gel-derivato che nanocoating si applica direttamente per riguardare il meso e i nanopores all'interno del materiale del intra-poro, mentre mantiene i grandi pori per la crescita appropriata dell'osso. Il trattamento è indicato nella Figura 2.

Figura 2. Fasi di formazione corallina hydroxyapatite-rivestita dell'apatite di nanocrystalline. Struttura Di Corallo (superiore). Corallo (del mezzo) dopo la conversione a hydroxyapatite con il metodo idrotermale. (fondo) apatite corallina Convertita e nanocoated.

L'applicazione di un rivestimento del solenoide-gel del hydroxyapatite sul hydroxyapatite monofase derivato dal metodo idrotermale ha migliorato i sui beni meccanici. Questa conversione e nanocoating sono stati riferiti per aumentare la resistenza alla compressione di 400% sopra corallo naturale. Le prove Animali effettuate sulle componenti tibiali delle pecore hanno mostrato la nuova formazione dell'osso e il biointegration eccellente simili al nostro osso naturale mentre ancora conservavano la struttura e la concentrazione.

Riassunto

C'è stato un aumento importante nell'interesse in materiali nanostructured in tecnologie avanzate durante la decade passata. Ricerca e sviluppo correnti nel campo dei nanocoatings sono incoraggianti. i rivestimenti derivati Solenoide-Gel dimostrano la promessa a causa della loro facilità relativa di produzione, capacità di formare chimicamente ed il rivestimento fisicamente costante e puro sopra le forme geometriche complesse. Nanobioceramics è essenziale alla progettazione ed allo sviluppo di una vasta gamma di di nuovi innesti medici e di unità lente della consegna della droga.


Riferimenti

1. B. Ben-Nissan ed A.H. Choi. Nanoceramics per le applicazioni mediche. In: Nanomaterials Avanzati, (Eds) K.E. Geckeler, H. Nishide, ISBN: 978-3-527-31794-3 Wiley-VCH, Dicembre 2009, 523-553.
2. B. Ben-Nissan ed A.H. Choi. produzione del Solenoide-Gel dei nanocoatings bioactive per le applicazioni mediche. Parte 1: un'introduzione, Nanomedicine 1(3), 2006, 311-319
3. A.H. Choi e B. Ben-Nissan. produzione del Solenoide-Gel dei nanocoatings bioactive per le applicazioni mediche. Parte II: ricerca e sviluppo correnti, Nanomedicine 2(1), 2007, 51-61.
4. C.S Chai e B. Ben-Nissan, Rivestimenti Bioactive di Hydroxyapatite del Solenoide-Gel di Nanocrystalline. J. Mater. Sci: Med di Mater. 10: 1999, 465-469.
5. B. Ben-Nissan e C.S Chai, Rivestimenti Bioactive di Hydroxyapatite Derivati Solenoide-Gel, Negli Sviluppi della Scienza dei Materiali e dell'Ortopedia dell'Innesto, Serie di NATO ASI, Serie E: Scienze Applicate, (Eds.) R. Kossowsky e N.Kossovsky, Editori Accademici di Kluwer, ISBN 0-7923- 3558-9, 1995, Volume 294, 265-275.
6. H. Zreiqat, ed altri. L'effetto di modifica di superficie di chimica della lega di titanio sulle vie di segnalazione nei osteoblasts umani. Biomateriali 26, 2005, 7579-7586.
7. B. Ben-Nissan, “Bioceramics Naturale: da corallo all'osso ed oltre„, l'Opinione Corrente nello Stato Solido e la Scienza dei Materiali, 7, Pubblica 4-5, 2003, 283-288
8. B. Ben-Nissan., D.Green, G.S.K. Kannangara, C.S Chai. ed A. Milev, “Studi RMN 31P di Fosfito Ha Derivato Nanocrystalline Hydroxyapatite„, J. Solenoide-Gel Sci. e Tecnologia, 21, 2001, 27-37.

Copyright AZoNano.com, il Professor Besim Ben-Nissan (Università Tecnologica, Sydney)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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