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Revestimentos, Pós e Plaqueta de Nanohydroxyapatite Produzidos através dos Métodos do Solenóide-Gel para Aplicações Médicas

Professor Besim Ben-Nissan, Faculdade da Ciência, da Universidade Tecnológica, do Sydney, da Austrália e do Dr. Andy Choi, Redactor-chefe, AZoNano
Autor Correspondente: B.Ben-Nissan@uts.edu.au

Introdução

Os Materiais que têm as estruturas e os tamanhos que caem dentro da escala de 1 a 100 nanômetro são referidos como materiais nanostructured. Os materiais de Nanostructured são associados com uma diversidade dos usos dentro do campo médico, por exemplo, dos nanoparticles em sistemas da droga-entrega, na medicina regenerativa e na ciência dos matérias biológicos e em sistemas diagnósticos.1,2

As técnicas da síntese as mais de uso geral para a fabricação de nanoceramics incluem a pressão, e as técnicas de processamento químicas molhadas tais como o solenóide-gel e a co-precipitação, que foram usadas para produzir nanocoatings, nanoparticles, e blocos e formas contínuos nanostructured.

O Processo do Solenóide-Gel

o processamento do Solenóide-Gel é original que pode ser usado para fabricar revestimentos, monólitos, fibras, pós ou, plaqueta da mesma composição, simplesmente variando a viscosidade, a química, e os outros factores de uma solução dada.

Por definição, um solenóide é uma suspensão de partículas coloidais em um líquido. Um solenóide difere de uma solução que uma solução é um sistema monofásico, por outro lado, um solenóide é um bifásico, sistema do contínuo-líquido. Os Geles são considerados como compostos, desde que os geles consistem em uma rede ou em um esqueleto contínuo que cerquem um solvente líquido da fase ou do excesso. Segundo sua química, os geles podem ser macios e ter um baixo módulo elástico, obtido geralmente com polimerização controlada do composto começando hydrolyzed. Neste caso, uma rede tridimensional forma, conduzindo finalmente a uma elevação - gel polimérico do peso molecular. O gel resultante pode ser pensado como de uma molécula macroscópica que estenda durante todo a solução. Esta gelificação pode ser usada para produzir um monólito nanostructured ou uns revestimentos nanosized, segundo o processo aplicado.1,2

As vantagens da técnica do solenóide-gel são numerosas: conduz a um produto estoiquiométrico, homogêneo e puro, devido à mistura na escala molecular; é do nanoscale; a pureza alta pode ser mantida como a moedura pode ser evitada; reserva reduzido despedir as temperaturas devido às dimensão das partículas pequenas com áreas de superfície altas; pode ser usada para produzir o uniforme, estruturas de grãos finos; permite o uso de rotas químicas diferentes e; é aplicada facilmente às formas complexas com uma escala de técnicas do revestimento. os revestimentos do Solenóide-Gel igualmente têm a vantagem adicionada que o custo dos precursores é relativamente sem importância, devido às pequenas quantidades de materiais exigidos.1,2

O depósito do filme Fino que usa a técnica do solenóide-gel igualmente oferece a vantagem sobre outras técnicas do depósito tais como o depósito de vapor físico e químico, em que as propriedades tais como o volume da área de superfície e do poro podem ser controladas pela química.

Pós de Nanohydroxyapatite (NanoHap) para Aplicações Médicas

O mineral do Osso é compor dos nanoplatelets que originalmente forams como o hydroxyapatite ou HAp, e similar ao dahllite mineral. Hoje, concorda-se que a apatite do osso pode melhor ser descrita como o hydroxyapatite do carbonato, e é aproximado pela fórmula (Ca, Magnésio, Na)10 (POCO43)6 (OH)2.

Os parâmetros os mais importantes para implantes ortopédicos especificamente sob circunstâncias de articulação são que têm a resistência de desgaste necessária, a permitem um acessório adequado desossar, e a indicam as propriedades mecânicas exigidas tais como a ductilidade, a elasticidade e a força. A resposta a estas exigências pertinentes pode encontrar-se no projetado apropriadamente, o macro e os micro implantes textured que podem ser revestidos com o nanoscale osso-como os fosfatos de cálcio que podem induzir a bioactividade aumentada e fornecer a boa adesão entre o implante e o osso.

A Nanotecnologia abriu técnicas inovativas para produzir osso-como nanopowders e revestimentos sintéticos do hydroxyapatite. Embora não chamado os nanopowders, materiais do nanoscale existiram desde que o alvorecer da ciência usando uma escala de rotas químicas. Os revestimentos de Nanoscale do hydroxyapatite foram introduzidos somente nos anos 90 adiantados.2-5 Contudo, sem uma dúvida, a disponibilidade de nanocoating do solenóide-gel do hydroxyapatite e a tecnologia de produção do pó abriram oportunidades novas de projectar revestimentos biocompatible superiores para implantes, e a revelação de nanocomposites dentais e ortopédicos de grande resistência para aplicações médicas.1

Embora, osso-como nanopowders do HAp e nanoplatelets (Figura 1) pudesse ser sintetizado por uma escala de métodos de produção, uma aproximação muito prometedora foi sintetizar estes materiais através de uma solução do solenóide-gel.

A Figura 1. plaqueta da apatite do carbonato de Nanocrystalline produziu usando o Processo do Solenóide-Gel.

Os resultados de uns estudos mais adiantados mostraram que, quando os produtos bifásicos do HAp do solenóide-gel forem sintetizados facilmente, os pós monofásicos do HAp e os revestimentos são mais difíceis de produzir. Embora um número de empresas internacionais produzissem pós nano do HAp somente uma empresa Australiana era bem sucedida em produzir o osso como os nanoparticles do HAp do carbonato, nanoplatelets com diâmetros na escala de 15 a 20 nanômetro, e com os nanocoatings do HAp de 70 nanômetro densamente. Os nanoparticles e os nanoplatelets do HAp fornecem a bioactividade excelente para a integração no osso, que elevara de suas áreas de superfície muito altas.3,4

Solenóide-Gel Nanohydroxyapatite e Apatite do Coralline de Nanocoated

O hydroxyapatite Coralino é usado principalmente como materiais do enxerto do osso. Um número de empresas introduziram no mercado as apatites coralinas since 1980 mas devido à natureza do processo de conversão, estes enxertos coralinos do osso retiveram CaCO coral ou livre3, que não permite que o material seja usado sob condições do rolamento da carga. A estrutura do HAp coralino comercial igualmente possui meso e os nano-poros dentro dos trabeculae do inter-poro. Estes nanopores e grandes áreas de superfície relativas conduzem a uma taxa alta da dissolução. Este retorno resulta reduz dentro a força, e o colapso adiantado da estrutura é observado. Estes produtos não podem ser utilizados onde a força estrutural alta é exigida como os ossos longos sem dispositivos de fixação internos ou externos. Para superar estas limitações e melhorar a força, uma técnica de conversão patenteada nova da dobro-fase foi desenvolvida por Ben-Nissan e por colegas de trabalho.2,4,5,6,7,8

A técnica actual envolve uma rota de duas fases da aplicação por meio de que, na primeira fase, uma conversão completa do coral ao HAp puro é conseguida. Na segunda etapa, um hydroxyapatite solenóide-gel-derivado que nanocoating é aplicado directamente para cobrir o meso e os nanopores dentro do material do intra-poro, ao manter os grandes poros para o crescimento apropriado do osso. O processo é mostrado em Figura 2.

Figura 2. Fases de formação coralina hydroxyapatite-revestida da apatite do nanocrystalline. Estrutura Coral (superior). Coral (do meio) após a conversão do hydroxyapatite com o método hidrotermal. (parte inferior) apatite coralina Convertida e nanocoated.

A aplicação de um revestimento do solenóide-gel do hydroxyapatite no hydroxyapatite monofásico derivado do método hidrotermal melhorou suas propriedades mecânicas. Esta conversão e nanocoating foram relatadas para aumentar a força compressiva por 400% sobre o coral natural. As experimentações Animais realizadas em componentes tibial dos carneiros mostraram a formação nova do osso e o biointegration excelente similares a nosso osso natural ao ainda reter a estrutura e a força.

Sumário

Houve um aumento principal no interesse em materiais nanostructured em tecnologias avançadas durante a década passada. A investigação e desenvolvimento actual no campo dos nanocoatings é encorajadora. os revestimentos derivados Solenóide-Gel demonstram a promessa devido a sua facilidade relativa da produção, capacidade para formar quimicamente e o revestimento fisicamente uniforme e puro sobre formas geométricas complexas. Nanobioceramics é essencial ao projecto e à revelação de uma vasta gama de implantes médicos novos e de dispositivos lentos da entrega da droga.


Referências

1. B. Ben-Nissan e A.H. Choi. Nanoceramics para aplicações médicas. Em: Nanomaterials Avançados, (Eds) K.E. Geckeler, H. Nishide, ISBN: 978-3-527-31794-3 Wiley-VCH, Em dezembro de 2009, 523-553.
2. B. Ben-Nissan e A.H. Choi. produção do Solenóide-Gel de nanocoatings bioactive para aplicações médicas. Parte 1: uma introdução, Nanomedicine 1(3), 2006, 311-319
3. A.H. Choi e B. Ben-Nissan. produção do Solenóide-Gel de nanocoatings bioactive para aplicações médicas. Parte II: investigação e desenvolvimento actual, Nanomedicine 2(1), 2007, 51-61.
4. C.S Chai e B. Ben-Nissan, Revestimentos Bioactive de Hydroxyapatite do Solenóide-Gel de Nanocrystalline. J. Mater. Sci: MED de Mater. 10: 1999, 465-469.
5. B. Ben-Nissan e C.S Chai, Revestimentos Bioactive Derivados Solenóide-Gel de Hydroxyapatite, Nos Avanços na Ciência de Materiais e na Cirurgia Ortopédica do Implante, Série da OTAN ASI, Série E: Ciências Aplicadas, (Eds.) R. Kossowsky e N.Kossovsky, Editores Académicos de Kluwer, ISBN 0-7923- 3558-9, 1995, Vol. 294, 265-275.
6. H. Zreiqat, e outros. O efeito da alteração de superfície da química da liga titanium em caminhos da sinalização em osteoblasts humanos. Matérias Biológicos 26, 2005, 7579-7586.
7. B. Ben-Nissan, “Bioceramics Natural: do coral ao osso e além de”, a Opinião Actual na Ciência De Circuito Integrado e de Materiais, 7, Emite 4-5, 2003, 283-288
8. B. Ben-Nissan., D.Green, G.S.K. Kannangara, C.S Chai. e A. Milev, “os Estudos 31P NMR do Fosfito Derivou Nanocrystalline Hydroxyapatite”, J. Solenóide-Gel Sci. e Tecnologia, 21, 2001, 27-37.

Copyright AZoNano.com, Professor Besim Ben-Nissan (Universidade Tecnológica, Sydney)

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

Last Update: 13. June 2013 23:36

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