There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

通過醫療應用的溶膠凝膠相互轉換的方法和血小板被生產的 Nanohydroxyapatite 塗層、粉末

Besim 科學本日產、科技大學,悉尼、澳大利亞和安迪崔,總編輯, AZoNano 博士教授
對應的作者: B.Ben-Nissan@uts.edu.au

簡介

有的材料屬於範圍的 1 到 100 毫微米的結構和範圍指 nanostructured 材料。 Nanostructured 材料與用途,例如, nanoparticles 相關分集在這個醫療域內的在藥物發運系統,在再生醫學和在生物材料科學和診斷系統。1,2

最常用綜合的技術的 nanoceramics 製造包括按和濕化工處理技術例如溶膠凝膠相互轉換和共同降雨雪,用於生產 nanocoatings、 nanoparticles 和 nanostructured 固定的塊和形狀。

溶膠凝膠相互轉換的進程

溶膠凝膠相互轉換處理通過變化黏度、化學和一個特定解決方法的其他系數是唯一的因為它可以用於製造塗層,巨型獨石,纖維,粉末或,同一構成的血小板,完全。

根據定義, sol 是膠質微粒暫掛在液體的。 sol 與解決方法有所不同因為解決方法是一個單階系統,另一方面, sol 二階段式,固態液體系統。 膠凝體被認為綜合,因為膠凝體包括包圍一種液體階段或超額溶劑的一個固定的網絡或概要。 根據他們的化學,膠凝體可以軟和有一個低彈性模數,通常獲得通過這種被水解的開始的化合物的受控聚化。 在這種情況下,一個三維網絡形成,根本地導致高分子重聚合物膠凝體。 這個發生的膠凝體可以延伸在這個解決方法中的被重視作為一個宏觀分子。 此凝膠化可以用於根據適用的這個進程生產 nanostructured 巨型獨石或 nanosized 塗層。1,2

這個溶膠凝膠相互轉換的技術的好處是許多: 它導致一個化學計量學,同類和純產品,由於混合在分子等級; 它是 nanoscale; 高純度可以被維護作為研可以避免; 它准許減少射擊溫度由於與高表面的小的微粒大小; 它可以用於生產統一,詳細的結構; 它允許使用不同的化工途徑和; 它容易地適用於與塗層技術的範圍的複雜形狀。 溶膠凝膠相互轉換的塗層也有這個被添加的好處前體的費用是相對地不重要的,由於需要的少量材料。1,2

使用這個溶膠凝膠相互轉換的技術的薄膜證言也提供好處超過其他證言技術例如實際和化學氣相沉積,屬性例如表面和毛孔數量可以由化學控制。

醫療應用的 Nanohydroxyapatite (NanoHap) 粉末

骨頭礦物原來地被描述作為 hydroxyapatite 或湊巧由 nanoplatelets 的組成,和類似於礦物 dahllite。 今天,同意骨頭磷灰石可能更好被描述作為碳酸鹽 hydroxyapatite,并且由這種配方 (加州、 Mg, Na) (10POCO)43 (6OH) 接近2

矯形植入管的最重要的參數特別地在明確表達的情況下是他們有必要的耐磨性,允許一個足够的附件去骨,并且顯示必需的機械性能例如延展性、彈性和力量。 對這些相關需求的答復在適當地設計可能在,可以用 nanoscale 像骨頭的磷酸鈣塗可能導致改進的生物活性和提供在植入管和骨頭之間的好黏附力的宏指令和微織地不很細植入管。

納米技術打開了生產像骨頭的綜合 nanopowders 和 hydroxyapatite 塗層的創新技術。 使用化工途徑的範圍雖然沒叫 nanopowders, nanoscale 材料存在了,因為科學黎明。 在 20 世紀 90 年代初只介紹 hydroxyapatite Nanoscale 塗層2-5 然而,毫無疑問, hydroxyapatite 溶膠凝膠相互轉換 nanocoating 的可用性和粉末生產技術打開了新的機會設計植入管的優越生物適合的塗層和高強度牙齒和矯形 nanocomposites 的發展醫療應用的。1

雖然,像骨頭的機會 nanopowders 和 nanoplatelets (圖 1) 可以由生產範圍方法綜合,一項非常可行措施是綜合這些材料通過一個溶膠凝膠相互轉換的解決方法。

使用溶膠凝膠相互轉換的進程,圖 1. Nanocrystalline 碳酸鹽磷灰石血小板生產了。

更早的研究的結果向顯示,而雙相的溶膠凝膠相互轉換的機會產品容易地被綜合,單相的機會粉末和塗層是更難生產。 雖然很多家國際公司生產了機會納諾粉末仅一家澳大利亞公司是成功的在濃厚生產像碳酸鹽機會 nanoparticles, nanoplatelets 的骨頭與在 15 範圍內的直徑到 20 毫微米和與機會 nanocoatings 70 毫微米。 機會 nanoparticles 和 nanoplatelets 為綜合化提供非常好的生物活性到骨頭,從他們的非常高表面出現。3,4

溶膠凝膠相互轉換的 Nanohydroxyapatite 和 Nanocoated 珊瑚藻磷灰石

珊瑚 hydroxyapatite 主要使用作為骨頭貪汙材料。 很多家公司銷售了珊瑚磷灰石從 20 世紀 80 年代由於轉換進程的本質,但是,這些珊瑚骨頭貪汙保留珊瑚或自由 CaCO3,不允許材料在承重情況下使用。 商業珊瑚機會結構也擁有在相互毛孔橫條內的 meso 和納諾毛孔。 這些 nanopores 和涉及的大表面導致一種高解散費率。 此回歸發生減少力量,并且這個結構的早摺疊被觀察。 不可能使用這些產品高結構強度需要例如長骨,不用內部或外部定像設備的地方。 要解決這些限制和改進力量,一個新的給予專利的二重階段轉換法由本日產和工友開發。2,4,5,6,7,8

這個當前技術介入一個兩階段應用途徑,藉以,在第一階段,珊瑚一個完全轉換嚮純機會達到。 在第二級,直接地應用 nanocoating 一 sol 膠凝體派生的 hydroxyapatite 包括在內部毛孔材料內的 meso 和 nanopores,當維護適當的骨頭增長的時大毛孔。 這個進程在表 2. 顯示。

圖 2. nanocrystalline hydroxyapatite 上漆的珊瑚磷灰石形成階段。 (頂部) 珊瑚結構。 (經過轉換 hydroxyapatite 的中間名) 珊瑚與熱液方法。 (底層) 被轉換的和 nanocoated 珊瑚磷灰石。

hydroxyapatite 溶膠凝膠相互轉換的塗層的應用在從這個熱液方法派生的單相的 hydroxyapatite 上的改進其機械性能。 此轉換和 nanocoating 報告增加耐壓強度 400% 在自然珊瑚。 在綿羊脛骨要素執行的動物試算顯示了新的骨頭形成和非常好的 biointegration 相似與我們的自然骨頭,當仍然保留結構和力量時。

彙總

在過去十年期間,有在興趣的一個主要增量在 nanostructured 材料上在先進技術。 在 nanocoatings 的域的當前研究與開發令人鼓舞。 溶膠凝膠相互轉換的派生的塗層由於生產展示承諾,能力他們的相對方便形成化工和實際上在複雜幾何形狀的統一和純塗層。 Nanobioceramics 對各種各樣新的醫療植入管和緩慢的藥物發運設備的設計和發展是重要的。


參考

1. B. 本日產和 A.H. 崔。 醫療應用的 Nanoceramics。 在: 先進的 Nanomaterials, (編輯) K.E. Geckeler, H. Nishide,國際標準書號: 978-3-527-31794-3 威里VCH, 523-553 12月 2009年。
2. B. 本日產和 A.H. 崔。 生物活性的 nanocoatings 的溶膠凝膠相互轉換的生產醫療應用的。 第 1 部分: 簡介, Nanomedicine 1(3) 2006年, 311-319
3. A.H. 崔和 B. 本日產。 生物活性的 nanocoatings 的溶膠凝膠相互轉換的生產醫療應用的。 第II部分: 當前研究與開發, Nanomedicine 2(1), 2007年, 51-61。
4. C.S 柴和 B. 本日產,生物活性的 Nanocrystalline 溶膠凝膠相互轉換的 Hydroxyapatite 塗層。 J. Mater。 Sci : Mater Med。 10 : 1999年, 465-469。
5. B. 本日產和 C.S 柴,溶膠凝膠相互轉換的派生的生物活性的 Hydroxyapatite 塗層,在預付款在材料學和植入管矯形手術,北約 ASI 串聯,串聯 E : 應用科學, (編輯。) R. Kossowsky 和 N.Kossovsky, Kluwer 學術發布人,國際標準書號 0-7923- 3558-9, 1995年,第294捲, 265-275。
6. H. Zreiqat,等。 鈦合金的表面化學修改的作用對在人力 osteoblasts 的信號路。 生物材料 26日 2005年, 7579-7586。
7. B. 本日產, 「自然 Bioceramics : 從珊瑚到骨頭和外面」,當前觀點在固體和材料學, 7,發行 4-5, 2003年, 283-288
8. B. 本日產。, D.Green, G.S.K. Kannangara, C.S 柴。 并且 A. Milev, 「31P 亞磷酸鹽的核磁共振的研究派生了 Nanocrystalline Hydroxyapatite」, J. Sol-Gel Sci。 并且 Tech., 21日 2001年, 27-37。

版權 AZoNano.com, Besim 本日產 (科技大學,悉尼) 教授

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

Last Update: 13. June 2013 23:02

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