Biodegradovateľné materiály pre ortopedické aplikácie

Biodegradovateľné materiály pre ortopedické aplikácie

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Mgr. Ivana Smoradová100%100%-
Mgr. Radka Gorejová100%100%-
Miroslav Ferko100%100%-
Ing. Pavol Farkaš PhD.100%100%-
Mgr. Terézia Gašparcová100%--
ISBN: 978-80-972360-0-7

Biodegradovateľné materiály pre ortopedické aplikácie

Lucia Markušová-Bučková1 , Renáta Oriňaková , Andrej Oriňak , Mária Giretová2 , Ľubomír Medvecký , Miriam Kupková , Monika Hrubovčáková , Karol Kovaľ
1 Katedra fyzikálnej chémie, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika, Košice, Slovenská republika
2 Ústav materiálového výskumu, Slovenská akadémia vied, Košice
markusovabuckova@gmail.com

Degradovateľné biomateriály predstavujú novú kategóriu materiálov, ktoré majú pomôcť pri liečbe poškodeného tkaniva mechanickou oporou a podporou bunkovej proliferácie, súčasne majú so zvyšujúcou sa obnovou tkaniva postupne degradovať [1]. V súčasnosti intenzívne študované biodegradovateľné systémy ponúkajú veľké výhody v špecifických aplikáciách oproti implantátom používaným v dnešnej dobe [2]. Tieto nové druhy implantátov sa môžu prispôsobiť ľudskému telu, v ktorom sú implantované a keď už nie sú potrebné, rozpustia sa. To by mohlo uľahčiť a skvalitniť liečbu pacientov tiež by to šetrilo náklady na procedúry spojené s vložením implantátu a jeho nasledovným odstránením, ktoré poskytujú súčasné zariadenia [3]. Táto práca sa venuje príprave a testovaniu biodegradovateľných materiálov, ktoré by mohli slúžiť ako kostné implantáty. Na prípravu vzoriek bol ako základný materiál použitý karbonylový železný prášok. Z neho boli vyrobené celulárne štruktúry Fe, Fe-CNT a Fe-Mg. Korózna odolnosť týchto materiálov bola hodnotená metódou anodickej polarizácie v roztoku NaCl a v Hankovom roztoku. Prídavok CNT a Mg spôsobil zvýšenie korózneho potenciálu vzoriek v Hankovom roztoku. Fe-Mg štruktúry mali vyššiu degradačnú rýchlosť v porovnaní s ostatnými vzorkami v tomto roztoku. V roztoku NaCl prídavok CNT ku karbonylovému železnému prášku spôsobil posun potenciálu k menej negatívnym hodnotám, opačný posun nastal u vzoriek Fe-Mg. U experimentálnych materiálov s horčíkom bola opäť pozorovaná najvyššia rýchlosť korózie. Statická korózia bola testovaná v Hankovom roztoku, pričom po 7 týždňoch boli všetky vzorky kompletne pokryté hrdzou. Korózne produkty boli tvorené najmä Fe(OH)3, FeCl3, FePO4, Mg(OH)2 a FeCl2. Na skúmanie cytotoxicity boli kovové prášky zlisované do tvaru tabliet a sledovala sa životaschopnosť buniek v ich prítomnosti. Hustota osteoblastov na povrchu tabliet klesla po troch dňoch v porovnaní s kontrolou. Množstvo fibroblastov najviac kleslo na povrchu vzoriek z čistého železa. Testy hemokompatibility pripravených vzoriek mali za úlohu stanoviť ich hemolytický účinok, tvorbu krvných zrazenín a adhéziu krvných doštičiek. Hemolýza testovaných materiálov bola menej ako 5 %. Aditívne látky spôsobili pokles tvorby krvnej zrazeniny a najviac naadherovaných trombocytov bolo na Fe-Mg štruktúre. Pripravené materiály z karbonylového železného prášku vykazujú vhodné degradačné vlastnosti. Výsledky testov ukazujú, že experimentálne vzorky majú tiež dobrú hemokompatibilitu. Avšak, vo všetkých skúmaných materiáloch bola pozorovaná relatívne vysoká cytotoxicita.

Poďakovanie: 

Táto práca vznikla za podpory grantov APVV-0677-11 Agentúry na podporu výskumu a vývoja a VEGA 1/0211/12 Vedeckej grantovej agentúry MŠVVaŠ SR a SAV.

Zdroje: 

[1] Qizhi C., Thouas G. A.: Mat Sci Eng R 87, 2, (2015).
[2] Zheng Y. F., Gu X. N., Witte F.: Mat Sci Eng R 77, 3, (2014).
[3] Tan L., Yu X., Wan P.,  Yang K.: (2013). J Mater Process Tech, 29, 504, (2013).

Diskusia