この研究では、溶融混合と選択的浸出の組み合わせを使用して、ポリ(乳酸)/ポリエチレングリコール(PLA/PEG)の足場を調製しました。ここで論じた方法は、気孔率と細孔サイズの両方を高度に制御することにより、3層の足場を開発することを可能にした。機械的特性も生理学的環境で評価されました。
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この記事について
サマリー
要約
近年、機能的に等級付けされた足場(FGS)は、組織工学のための機器の製造において重要な役割を獲得しています。この新しいバイオマテリアル研究分野の重要性は、ある構造や組成物から別の構造や組成への連続的な変化など、さまざまな組織の複雑な機能を模倣できるインプラントを開発する必要性によるものです。この後者の文脈では、骨-軟骨界面組織のための適切な足場の設計に関する主要な関心事の1つが関係しています。この研究では、ポリ(乳酸)(PLA)、塩化ナトリウム(NaCl)、ポリエチレングリコール(PEG)を溶融混合することにより、細孔径が傾斜した3層の足場が達成されました。細孔径分布は、NaCl粒度法とPEG溶媒和法によって制御されました。足場は、形態学的および機械的な観点から特徴付けられました。調製方法、細孔構造、および圧縮力学的挙動との間に相関関係が見出された。界面接着強度は、カスタム設計の界面強度試験を使用して定量的に評価されました。さらに、人間の生理機能を模倣するために、37°Cのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)溶液で機械的試験も行われました。ここで提示する方法は、多孔性、細孔サイズ分布、および機械的性能を高度に制御するため、シンプルで環境に優しいルートをたどることにより、カスタマイズされた特性を持つ3層構造の足場を製造する可能性を提供します。
概要
プラスチック廃棄物に対する懸念の高まりと再生不可能な資源の使用削減により、ここ数年で学界と産業界の両方で生分解性ポリマーへの関心が重要性を増しています1-7。特に、生体適合性および生分解性の合成ポリマーは、薬物制御放出8,9、吸収性縫合糸8,10、バイオプロセス強化11、組織工学12など、いくつかの生物医学的応用分野で広く普及している。
組織工学は、病気や傷ついた組織の正常な機能を回復し維持できるデバイスの開発に焦点を当てています。ほとんどの天然組織は、特定の空間階層にあるさまざまな種類の細胞と細胞外マトリックス(ECM)で構成されています。例えば、関節軟骨(AC)は、コラーゲン繊維とコラーゲン結合タンパク質の種類と向きが異なるさまざまなゾーンで構成されています。さらに、軟骨と骨は大きく異なる階層構造を示しています。これに関連して、各層に工学的特性を有する多層足場の調製は、これらの複雑なシステム13,14のすべての局所微小環境を考慮に入れることにより、不均一な組織を置き換えることを可能にする可能性がある。
足場の細胞的/生物学的および/または物理化学的特性に基づいて、組織工学によって採用される主な戦略は、単相性、二相性、および三相性に分けることができます。二相性および三相性アプローチ(BTA....
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プロトコル
1.足場製作
- 20分間実験室ブレンダー中のNaClを粉砕し、100℃のヒーターでそれを乾燥させます。
- 共振で発生することなく、利用可能な最高周波数で30分間ふるい機で乾燥させたNaClを（一度に45グラム）を入れてください。 500ミクロン〜1000ミクロン（M 500）に至るまで、6塩画分を収集します。 300ミクロンから500ミクロン（M 300）へ。 100μmから200μmの（M 100）。 90ミクロンから100（M 90）へ。 図1に図式のような塩の粒子と45ミクロン〜65ミクロン（M 45）から、最終的にM 10は、45ミクロンよりも小さいサイズ。
- 真空は、処理中に加水分解切断を回避するために、一晩、すべての材料を乾燥させます。ガラス転移 - ポリマーの場合に - 各材料については、克服することなく、乾燥の程度を最大化するために温度を選択します。したがって、PEGのためのPLAのためのT = 90℃、T = 25°C、T = NaClを105℃を選択します。
- フィード通常、約後、次にそれぞれ20/5/75の重量パーセント組成を有するPLA、PEGおよびNaCl、T = 190°Cで動作するバッチミキサーおよびN = 60回転数とトルクの一定値を達成するまで、それらを処理し、 10分。その後、急速に得られた材料を集めます。
- 10ミリメートルの直径と3ミリメートルの高さと適切な円筒状の金型でブ....
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結果
足場の孔のアーキテクチャ上のNaCl粒子サイズの影響は、それぞれ、試料の形態を調査し、画像解析により細孔サイズ分布を計算することによって定性的および定量的に評価した図2a - 。fは 、得られた単層足場のSEM顕微鏡写真を示します別のNaCl粒子サイズを含む材料の塩浸出から。
より詳細には、M 500（ 図2a）は、おそらく溶融混合中に500ミクロンよりも大きい直径を有する塩粒子の破壊に、500μmの平均直径を有する細孔を示しました。同図から明らかなように見える、細孔構造は、約10μmの壁に囲まれ乏しい相互接続された不規則な気孔、、の数が少ないことを特徴としている。 図2bは、このでM 300の形態を報告しますケースは、細孔は、このように何も粒子破壊が溶融混合プロセス内で発生していないことを確認し、溶融混合（300~5.......
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ディスカッション
最初の重要なステップは、効率を篩い分けの最適化です。 NaClの粒径の高い制御は、所望の細孔サイズ分布を有する足場を調製するための基本です。もう一つの重要なステップは、金型からサンプル抽出の際に薄いPLA単層の破壊を回避されています。画像処理解析は、装置全体の代表ではないかもしれません。
引張試験中、サンプルは機器から離れて引き裂くことができます。
ステップをふるい分けする前に、塩をよくのNaCl粒子サイズのより高い制御を得るために乾燥されていることを確かめます。この問題は、その非常に高い吸湿性に起因し、特に最小の塩の粒子サイズのために重要です。圧縮成形工程の前に、金型からのサンプルの除去を容易にするために、金型の上に薄いテフロンスプレーコーティングを施します。画像処理解析を採取異なる画像を考慮して行わなければなりません足場の異なる領域から、彼らは装置全体の代表的なものであることを確認します。最後に、引張試験（湿潤環境で行わ特に）の前に、慎重に密着をサンプリングする接着剤を検証します。
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開示事項
著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。
謝辞
この作業はINSTMによって財政的に支援されました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ポリ(乳酸) | ネイチャーワークス | PLA 2002D | |
| ポリ(エチレングリコール) | Σ | 83797-1KG-F | |
| クロライドナトリウム | Σ | 793566-5KG-D | |
| リン酸塩緩衝液 | Σ P5368-10PAK | ||
| ラボミキサー | Brabender | PLE 330 - Plasticorder | |
| Laboratory Press | Carver | ||
| 走査型電子顕微鏡 | Phenom-world | ProX | |
| 万能試験機 | Instron | 3365(英国) | |
| BioPulsバス | インストロン、ノーウッド | ||
| ふるい分け機 | Endecotts | E.V.F.1。 | |
| 真空オーブン | ISCO | NSV9035 | |
| 精密天びん | ザルトリウス | AX224 |
参考文献
- Scaffaro, R., Morreale, M., Lo Re, G., Mantia, F. P. La Degradation of Mater-Bi®/wood flour biocomposites in active sewage sludge. Polymer Degradation and Stability. 94 (8), 1220-1229 (2009).
- Scaffaro, R., Botta, L., Passaglia, E., Oberhauser, W., Frediani, M., Di Landro, L.
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再版と許可
