의학 응용을 위한 졸-겔 방법을 통해 생성하는 Nanohydroxyapatite 코팅, 분말 및 혈소판

기술의 과학의 벤 닛산, 능력, 대학, 시드니, 호주 및 박사 Andy Choi, AZoNano, 편집장 Besim 교수
대응 저자: B.Ben-Nissan@uts.edu.au

소개

1에 100 nm의 범위 안에 떨어지는 규모와 구조물 가 있는 물자는 nanostructured 물자로 불립니다. Nanostructured 물자는 의학 필드 내의 용도, 약 납품 시스템, 재생하는 약 및 생체 적합 물질 과학과 진단 시스템에서 예를 들면, nanoparticles의 다양성과 연관됩니다.1,2

통용되는 nanoceramics의 제조를 위한 종합 기술은 nanocoatings, nanoparticles 및 nanostructured 단단한 구획 및 모양 생성하기 위하여 이용된 지휘관 강수 기술 포함합니다와 졸-겔과 같은 다리미질, 및 젖은 화학 가공.

졸-겔 프로세스

졸-겔 가공은 코팅, monoliths, 섬유, 분말을 제조하기 위하여 또는 이용될 수 있다 주어진 해결책의 점성, 화학 및 그밖 요인을 변화해서 유일합니다 에서, 동일 구성의 혈소판, 단순히.

정의상으로, sol는 액체에 있는 콜로이드 입자의 현탁액입니다. sol는 에서 해결책과 다른 한편으로는, sol가 2단계 의 단단하 액체 시스템이다는 것을 해결책이 단 하나 단계 시스템이다 다릅니다. 젤은 합성물로 젤이 액체 단계 또는 과잉 용매를 포위하는 해골 또는 단단한 통신망로 이루어져 있기 때문에, 간주됩니다. 그들의 화학에 따라서, 젤은 연약하 그리고 일반적으로 가수분해한 시작 화합물의 통제되는 중합을 통해 장악된 낮은 탄성 계수가, 있을 수 있습니다. 이런 경우에, 3차원 통신망은 형성해, 고분자 중량 중합 젤로 궁극적으로 끝나. 유래 젤은 해결책을 통하여 연장하는 거시적인 분자와로 생각될 수 있습니다. 이 젤화는 적용된 프로세스에 따라서 nanostructured monolith 또는 nanosized 코팅을, 생성하기 위하여 이용될 수 있습니다.1,2

졸-겔 기술의 이점은 수많습니다: 그것은 분자 가늠자에 섞기 때문에 화학량론의, 균질과 순수한 제품, 귀착됩니다; 그것은 nanoscale의 입니다; 높은 순수성은 갈기로 피할 수 있습니다 유지될 수 있습니다; 그것은 높은 표면을 가진 작은 입자 크기 때문에 온도를 시동하는 감소시켜 허용합니다; 그것은 제복, 정밀한 입도 구조물을 생성하기 위하여 이용될 수 있습니다; 그것은 다른 화학 경로의 사용을 허용합니다; 그것은 코팅 기술의 범위를 가진 복잡한 모양에 쉽게 적용됩니다. 선구자의 비용이 상대적으로 중요하지 않다 졸-겔 코팅에는 또한 요구된 물자의 적은 양 때문에 추가한 이점이, 있습니다.1,2

졸-겔 기술을 사용하여 박막 공술서는 또한 표면 및 숨구멍 양과 같은 속성이 화학에 의해 통제될 수 있는 물리와 화학 수증기 공술서와 같은 그밖 공술서 기술에 이점을 제안합니다.

의학 응용을 위한 Nanohydroxyapatite (NanoHap) 분말

뼈 무기물은 hydroxyapatite로 원래 기술되거나 우연히 하는 nanoplatelets로, 및 무기물 dahllite와 유사한 구성됩니다. 뼈 인회석이 탄산염 hydroxyapatite로 잘 기술될 수 있다는 것을 오늘날, 동의하고, 공식 (캘리포니아, Mg, Na) (POCO10)에 의해43 (6OH) 접근됩니다2.

분명히 말하는 조건 하에서 정형외과 임플란트를 위한 가장 중요한 매개변수는 특히 필요한 착용 저항이 있고, 적당한 부착을 뼈를 발라내는 것을 허용하고, 연성 신축성 및 병력과 같은 필수 기계적 성질을 디스플레이하다 입니다. 이 타당한 필수품에 응답은 적합하게 디자인하는에서, nanoscale 강화한 대 생물 작용을 유도하고 임플란트와 뼈 사이 좋은 접착을 제공할 수 있는 뼈 같은 칼슘 인산염으로 입힐 수 있는 마이크로 짜임새 임플란트와 모듬 명령 속일 수 있습니다.

나노 과학은 뼈 같은 합성 nanopowders 및 hydroxyapatite 코팅 생성을 위한 혁신적인 기술을 열었습니다. 부르지 않아 nanopowders, nanoscale 물자는 화학 경로의 범위를 사용하여 때문에 과학의 새벽 존재했습니다. hydroxyapatite의 Nanoscale 코팅은 단지 1990년대 초에 소개되었습니다.2-5 그러나, 의심할 여지 없이, hydroxyapatite 졸-겔에게 nanocoating의 가용성 및 분말 생산 기술은 임플란트를 위한 우량한 biocompatible 코팅을 디자인하는 새로운 기회, 및 의학 응용을 위한 고강도 치과와 정형외과 nanocomposites의 발달을 열었습니다.1

그리고 nanoplatelets (숫자 1)는 생산법의 범위에 의해, 1개의 아주 순조로운 접근 계속 졸-겔 해결책을 통해 이 물자를 종합하기 위한 것입니다 종합될 수 있습니다, 뼈 같은 우연 nanopowders.

숫자 1. Nanocrystalline 탄산염 인회석 혈소판은 졸-겔 프로세스를 사용하여 생성했습니다.

초기 연구 결과의 결과는, 복형 졸-겔 우연 제품 쉽 종합되는 그러나, monophasic 우연 분말은 및 코팅은 생성하기 어렵다는 것을 보여주었습니다. 우연의 nano 분말이 몇명의 국제적인 회사에 의하여 단지 생성했더라도 1명의 오스트레일리아 회사만 탄산염 우연 nanoparticles, 15에 20 nm의 범위 안에 직경 가진 그리고 70 nm의 우연 nanocoatings를 가진 nanoplatelets 같이 뼈 두껍게 생성에서 성공했습니다. 우연의 nanoparticles 그리고 nanoplatelets는 그들의 아주 높은 표면에서 일어나는 뼈로 통합을 우수한 대 생물 작용을 제공합니다.3,4

졸-겔 Nanohydroxyapatite와 Nanocoated 산호말 인회석

산호 hydroxyapatite는 뼈 접목 물자로 주로 이용됩니다. 몇명의 회사는 1980년대부터 산호 인회석을 시장에 내놓았습니다 그러나 변환 프로세스의 본질 때문에, 이 산호 뼈 접목은 물자가3 짐 방위 상태 하에서 이용되는 것을 허용하지 않는 산호 자유로운 CaCO를 유지했습니다. 상업적인 산호 우연의 구조물은 또한 간 숨구멍 결체 조직 돌기 내의 meso 그리고 nano 숨구멍을 소유합니다. 이 nanopores 및 관련 큰 표면은 높은 해체 비율 귀착됩니다. 이 반환은 안으로 감소시킵니다 병력을 유래하고, 구조물의 초기 붕괴는 관찰됩니다. 이 제품은 높은 구조상 병력이 내부 외부 고정 장치 없이 장골과 같이 요구되는 곳에 이용될 수 없습니다. 이 제한을 극복하고 병력을 향상하기 위하여, 새로운 특허가 주어진 두 배 단계 변환 기술은 벤 닛산과 협력자에 의해 개발되었습니다.2,4,5,6,7,8

현재 기술은, 처음 단계에서, 순수한 우연에 산호의 완전한 변환이 달성되다 그것에 의하여 이단식 응용 경로를 관련시킵니다. 둘째 단계에서는, nanocoating sol 젤 파생된 hydroxyapatite는 적합한 뼈 성장을 위한 큰 숨구멍을 유지하고 있는 동안, 안 숨구멍 물자 내의 meso 그리고 nanopores를 포함하기 위하여 직접 적용됩니다. 프로세스는 숫자 2.에서 보입니다.

nanocrystalline hydroxyapatite 입히는 산호 인회석 대형의 숫자 2. 단계. (최고) 산호 구조물. (열수 방법을 가진 hydroxyapatite에 변환 후에 중앙) 산호. (바닥) 변환하고 nanocoated 산호 인회석.

열수 방법에서 파생된 monophasic hydroxyapatite에 hydroxyapatite 졸-겔 코팅의 응용은 그것의 기계적 성질을 향상했습니다. 이 변환 및 nanocoating는 자연적인 산호에 400% 씩 압축 강도를 증가하기 위하여 보고되었습니다. 양의 tibial 분대에 실행된 동물성 예심은 아직도 구조물과 병력을 유지하고 있는 동안 우리의 자연적인 뼈와 유사했던 새로운 뼈 대형 및 우수한 biointegration를 보여주었습니다.

개요

과거 십년간 도중 선진 기술에 있는 nanostructured 물자에 있는 관심사에 있는 중요한 증가가 계속 있습니다. nanocoatings의 필드에 있는 현재 연구와 개발은 격려하여 입니다. 졸-겔 파생한 코팅은 생산, 화학적으로 그리고 복잡한 기하학적인 모양에 물리적으로 획일하고 및 순수한 코팅을 형성하는 능력의 그들의 상대적인 용이함 때문에 약속을 설명합니다. Nanobioceramics는 새로운 의학 임플란트 및 느린 약 납품 장치의 광범위의 디자인 그리고 발달에 필수적입니다.


참고

1. B. 벤 닛산과 A.H. Choi. 의학 응용을 위한 Nanoceramics. 에서: 향상된 Nanomaterials, (Ed) K.E. Geckeler, H. Nishide, ISBN: 978-3-527-31794-3 윌에이 VCH, 2009년, 523-553 12월.
2. B. 벤 닛산과 A.H. Choi. 의학 응용을 위한 bioactive nanocoatings의 졸-겔 생산. 부 1: 소개, Nanomedicine 1(3)년 2006년, 311-319
3. A.H. Choi와 B. 벤 닛산. 의학 응용을 위한 bioactive nanocoatings의 졸-겔 생산. 부 II: 현재 연구와 개발, Nanomedicine 2(1) 2007년, 51-61.
4. C.S 차이와 B. 벤 닛산 의 Nanocrystalline Bioactive 졸-겔 Hydroxyapatite 코팅. J. Mater. Sci: Mater Med. 10: 1999년, 465-469.
5. B. 벤 닛산과 C.S 차이 의 재료 과학과 임플란트 정형외과 수술에 있는 어드밴스에서 Hydroxyapatite 졸-겔 파생된 Bioactive 코팅, 북대서양 조약기구 ASI 시리즈, 시리즈 E: 응용 과학, (Ed.) R. Kossowsky와 N.Kossovsky 의 Kluwer 학문적인 발행인, ISBN 0-7923- 3558-9 1995년, Vol. 294, 265-275.
6. H. Zreiqat, 그 외 여러분. 인간적인 osteoblasts에 있는 신호 통로에 대한 티타늄 합금의 지상 화학 수정의 효력. 생체 적합 물질 26 2005년, 7579-7586.
7. B. 벤 닛산, "자연적인 Bioceramics: 산호에서 뼈에 저쪽에", 고체와 재료 과학, 7에 있는 현재 의견은, 4-5 2003년, 283-288를 발행합니다
8. B. 벤 닛산., D.Green, G.S.K. Kannangara, C.S 차이. 그리고 A. Milev는, "아인산염의 31P NMR 연구 결과 Nanocrystalline Hydroxyapatite"를, J. Sol-Gel Sci 파생했습니다. 그리고 Tech., 21 2001년, 27-37.

, 저작권 AZoNano.com Besim 벤 닛산 (기술의 대학, 시드니) 교수

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

Last Update: 13. June 2013 23:23

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