89-91 - Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów

nanokomPoZyty PVa/(Hap or
sio 2)/Pcl jako membrany do
sterowanej regeneracji
kości (Gbr)
e.stodolAk 1 , M.Bogun 2 , A.kolAwA-koziol 1 , M.BlAzewiCz 1 ,
t.MikolAJCzyk 2
1 AkAdemiA Górniczo-HutniczA,
Wydział inżynierii MateriałoWej i CeraMiki,
katedra BioMateriałóW,
Al. mickiewiczA 30, 30-059 krAkow, polskA
2 PoliteCHnika łódzka, Wydział teCHnoloGii MateriałoWyCH i
wzornictwA tekstyliów,
ul. zeromskieGo 116, 50-952 lodz,polskA
streszczenie
Przedmiotem pracy są nanokompozytowe materiały
membranowe wytworzone na bazie resorobalnych
włókien z polialkoholu winylowego modyfikowanego
nanocząstkami ceramicznymi HAp lub SiO2. Materiały
scharakteryzowano pod względem fizykochemicznym
(chropowatość, zwilżalność), mikrostrukturalnym
(wielkość porów, porowatość), strukturalnym (DSC).
Uwzględniając aplikacje materiału zbadano również
kinetykę uwalniania bioaktywnych nanocząstek które
stymulować mogą nukleację apatytu na powierzchni
membrany. Wykazano ze dodatek nanokompozytowych
włókien wpływa na obniżenie hydrofobowości
powierzchni i wzrost jej chropowatości. Zmiany ilościowe
tych parametrów powierzchni zależą od rodzaju
wprowadzonej fazy nanokompozytowej. Obecność
włókien PVA/SiO2 i PVA/HAp zmienia mikrostrukturę
a także strukturę matrycy polimeru.
Słowa kluczowe: nanokompozyty, bioaktywność,
techniki GTR/GBR
[Inżynieria Biomateriałów, 89-91, (2009), 227-231]
wprowadzenie
Sterowana regeneracja tkanki kostnej (GBR) jest skuteczną
techniką leczenia ubytków kości. Zasada metody
polega na stworzeniu optymalnych warunków regeneracji
tkanki kostnej poprzez wprowadzenie materiału który
pełnił będzie role separującej bariery. Główną ideą sterowanej
regeneracji kości jest wykorzystanie membrany
rozdzielającej dwie tkanki: zdefektowaną tkankę kostną od
otaczającej tkanki łącznej. Membrana GBR ma za zadanie
z jednej strony: ochronę ubytku kostnego i indukcję w jego
wnętrzu procesów adhezji, proliferacji i różnicowania się
komórek tkanki kostnej. Z drugiej strony powinna stanowić
barierę dla napływających komórek fibroblastycznych do
miejsca defektu. Efektem obecności fibroblastów w miejscu
uszkodzenia jest pojawienie się otoczki łącznotkankowej,
co spowalnia procesy osteoindukcji i osteointegracji [1].
Membrany GBR muszą charakteryzować otwartą porowatością,
pozwalającą na migracje składników niezbędnych dla
prawidłowego funkcjonowania komórek oraz obecnością
w warstwach powierzchniowych fazy, która wspomagać
będzie odbudowę tkanki kostnej [2]. Biomateriał powinien
zatem charakteryzować się kontrolowaną porowatością,
odpowiednio przygotowana powierzchnią, biofunkcyjność
membrany a więc odpowiednią wytrzymałością i elastycznością
materiału a także poręczność medyczna (prosta
sterylizacja, możliwość formowania dowolnych kształtów)
nanocomPosites PVa/(Hap
or sio 2)/Pcl as membranes
for the guided bone
reGeneration (Gbr)
e.stodolAk 1 , M.Bogun 2 , A.kolAwA-koziol 1 , M.BlAzewiCz 1 ,
t.MikolAJCzyk 2
1 AGH–university of science And tecHnoloGy,
fAculty of mAteriAls science And cerAmics,
depArtment of biomAteriAls,
30 mickiewicz Av., 30-059 crAcow, polAnd
2 tecHnicAl university of lodz, fAculty of mAteriAl tecHnoloGies
And textile desiGn, depArtment of mAn-mAde fibres,
116 zeromski, 50-952 lodz , polAnd
abstract
Aim of the work is investigations on nanocomposite
membrane materials based on resorbable fibres of
polyvinyl alcohol modified with ceramic nanoparticles
of HAp or SiO 2. The materials were characterised in
terms of their physicochemical properties (roughness,
wettability), microstructure (porosity, pore size) and
structure (DSC). Taking into consideration a possible
application of the materials the kinetics of release of
bioactive particles which may stimulate nucleation of
apatite on a membrane surface was investigated. It
was shown, that addition of the nanocomposite fibres
lead to decrease of hydrophobicity of the surface and
increase of its roughness. Quantitative changes of
these parameters depend on the type of the introduced
nanocomposite phase. The presence of PVA/SiO 2 and
PVA/HAp fibres changes microstructure of the composite
and structure of the polymer matrix PCL.
Key words: nanocomposite, bioactivity, GTR/GBR
technique
[Engineering of Biomaterials, 89-91, (2009), 227-231]
introduction
Guided bone tissue regeneration (GBR) is an effective
method of treatment of bone tissue losses. A principle of the
method consists in creation of optimal conditions of bone
tissue regeneration by an introduction of a material which
will play a role of a separating membrane. The main idea of
the guided bone regeneration is utilisation of a membrane
separating two tissues i.e. defected bone tissue and connective
tissue. On one hand, the purpose of the GBR membrane
is to protect the bone loss and to induce inside it adhesion,
proliferation and differentiation of bone tissue cells. On
the other hand, the membrane should act as a barrier for
fibroblast cells inflowing into the defect area. The presence
of fibroblasts in the defect area leads to the appearance of
cartilage areola which slows down osteoinduction and osteointegration
processes [1]. The GBR membranes should
by characterised by open porosity, which enables migration
of components necessary for proper activity of cells, and
by the presence in their superficial layers of a phase which
would assist reconstruction of bone tissue [2]. Thus, the biomaterial
should have controlled porosity, properly prepared
surface, and biofunctionality of the membrane which means
proper strength and elasticity of the material and also medical
usability (simple sterilisation, ability to form any shapes)
[3]. The main problem concerning fabrication of membrane
materials is not only a control of the separation process (sub-
227