Method Article

تصنيع يستند إلى PCL النشطة بيولوجيا، "تركيب الذاتي" الشكل الذاكرة البوليمرات سقالة

DOI:

10.3791/52981

⸱

October 23rd, 2015

 ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, 2Department of Material Science and Engineering, Texas A&M University, 3Institute of Advanced Materials and Technology, University of Science & Technology Beijing

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
تعتبر السقالات

القادرة على التركيب داخل عيوب العظام القحفية والوجه والفكين (CMF) أثناء إظهار الموصلية العظمية والنشاط الحيوي ذات أهمية. يصف هذا البروتوكول تحضير سقالة ذاكرة الشكل على أساس بولي كابرولاكتون دياكريلات (PCL-DA) باستخدام طريقة ترشيح الجسيمات المصبوبة بالمذيبات (SCPL) باستخدام قالب ملح منصهر وتطبيق طلاء بولي دوبامين نشط بيولوجيا.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
< p class = 'jove_content'> تم استكشاف هندسة الأنسجة كاستراتيجية بديلة لعلاج عيوب العظام القحفية والوجهية والفكينية ذات الحجم الحرج (CMF). من الضروري لنجاح هذا النهج سقالة قادرة على التوافق مع عيب غير منتظم مع امتلاك التحلل البيولوجي المطلوب وترابط المسام والنشاط الحيوي. بحكم طبيعة خصائص استعادة الشكل والتثبيت ، يمكن لسقالات بوليمر ذاكرة الشكل (SMP) أن تحقق عيبا "ذاتيا". بهذه الطريقة ، بعد التعرض للمحلول الملحي الدافئ (~ 60 درجة مئوية) ، ستصبح سقالة SMP مرنة ، مما يسمح بضغطها يدويا في عيب غير منتظم. التبريد اللاحق (~ 37 درجة مئوية) سيعيد السقالة إلى حالتها الصلبة نسبيا داخل العيب. لتلبية هذه المتطلبات ، يصف هذا البروتوكول تحضير سقالات SMP المحضرة عبر العلاج الكيميائي الضوئي لبولي كابرولاكتون دياكريلات القابل للتحلل الحيوي (PCL-DA) باستخدام طريقة ترشيح الجسيمات المصبوبة بالمذيبات (SCPL). يتم استخدام قالب الملح المنصهر لتحقيق ترابط المسام. لتحقيق النشاط الحيوي ، يتم تطبيق طلاء بوليدوبامين على سطح جدران مسام السقالة. كما يتم وصف توصيف سلوكيات الذاكرة ذاتية التركيب والشكل ، والترابط بين المسام والنشاط الحيوي في المختبر.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعتبر حاليا معيار الذهب من القحف-الوجه والفكين (CMF) علاجات خلل العظام، وأعاقت زرع الطعوم ذاتي تحصد إجراءات التطعيم معقدة، موقع المانحة الاعتلال ومحدودية 1. وثمة صعوبة معينة يتم تشكيل وتحديد الطعم الذاتي جامدة بإحكام في عيب من أجل الحصول على الاندماج العظمي ومنع الكسب غير المشروع ارتشاف. وقد تم التحقيق هندسة الأنسجة كاستراتيجية بديلة لتطعيم ذاتي وبدائل العظام الاصطناعية (مثل الاسمنت العظام) 2،3. حاسمة لنجاح نهج هندسة الأنسجة هو سقالة مع مجموعة محددة من خصائص. أولا، من أجل تحقيق الاندماج العظمي، يجب على سقالة تشكيل اتصال وثيق مع أنسجة العظام المجاورة (4). وينبغي أيضا أن يكون سقالة عظمي، والسماح الهجرة الخلية، نشر المغذيات وneotissue ترسب 4،5. ويتحقق هذا السلوك عادة مع هيئة السلع التموينية القابلة للتحللffolds اظهار التشكل المسام مترابطة للغاية. وأخيرا، يجب أن يكون سقالة النشطة بيولوجيا وذلك لتعزيز التكامل والترابط مع الأنسجة المحيطة عظم 5.

هنا، نقدم بروتوكول لإعداد سقالة هندسة الأنسجة مع هذه الخصائص. الأهم من ذلك، هذا سقالة المعارض القدرة على "صالح الذاتي" إلى عيوب CMF غير النظامية بسبب شكل السلوك الذاكرة 6. ومن المعروف أن البوليمرات الذاكرة شكل Thermoresponsive (SMPS) للخضوع لتغيير الشكل عند التعرض للحرارة 7،8. وتتألف المكاتب الصغيرة من "netpoints" (أي مادة كيميائية أو crosslinks المادية) التي تحدد شكل دائم و "شرائح التحول" التي تحافظ على شكل مؤقت واستعادة شكل دائم. شرائح التبديل يحمل درجة الحرارة الحرارية التي تمر بمرحلة انتقالية (T العابرة) الموافق إما التحول الزجاجي (T ز) أو تذوب الانتقالية (T م) من البوليمر. مثلنتيجة لذلك، المكاتب الصغيرة قد تكون مشوهة بالتتابع في شكل مؤقت في T> T العابرة، ثابتة في شكل مؤقت في T العابرة، واستعاد لشكل دائم في T> T العابرة. وهكذا، يمكن للسقالة SMP تحقيق "ذاتيا المناسب" في غضون عيب CMF كما يلي 6. بعد التعرض لتسخين المياه المالحة (T> T العابرة)، سقالة SMP سوف تصبح طيعة، والسماح أسطواني سقالة مستعدة بشكل عام لتكون إلى خلل وعدم انتظام لضغوط ناحية، مع شكل الانتعاش والعمل على توسيع السقالة إلى حد العيب. على التبريد (T العابرة)، فإن سقالة يعود إلى حالته أكثر جمودا نسبيا، مع شكل ثبات الحفاظ على شكله مؤقت جديد داخل هذا العيب. في هذا البروتوكول، ويتم إعداد سقالة SMP من polycaprolactone (PCL)، بوليمر قابلة للتحلل ودرس على نطاق واسع لتجديد الأنسجة والتطبيقات الطبية الحيوية الأخرى 9-11. للذاكرة الشكل، عشره T م PCL بمثابة T عبر وتتراوح ما بين 43 و 60 درجة مئوية، اعتمادا على الوزن الجزيئي للPCL 12. في هذا البروتوكول، وT العابرة (أي T م) من سقالة هو 56.6 ± 0.3 درجة مئوية 6.

من أجل تحقيق osteoconductivity، تم وضع بروتوكول لجعل السقالات SMP استنادا PCL مع المسام مترابطة إلى حد كبير على أساس طريقة الصب المذيبات الجسيمات الرشح (SCPL) 6،13،14. وقد استخدمت diacrylate Polycaprolactone (PCL-DA) (M ن = ~ 10000 جم / مول) للسماح السريع، يشابك الضوئي وحلت في ثنائي كلورو ميثان (DCM) للسماح المذيبات الصب على مدى قالب الملح. وبعد العلاج الضوئي وتبخر المذيبات، تم إزالة قالب الملح الارتشاح في المياه. متوسط ​​حجم الملح ينظم حجم سقالة المسام. الأهم من ذلك، وتنصهر في قالب الملح بالماء قبل الصب مذيب لتحقيق المسام interconnectiviتاي.

تم اضفاء النشاط الحيوي للسقالة SMP من قبل في تشكيل الموقع من طلاء polydopamine على مسام الجدران 6. وغالبا ما قدم النشاط الحيوي في السقالات بإدراج الزجاج أو السيراميك والزجاج الحشو 15. ومع ذلك، وهذه قد تؤدي إلى الخواص الميكانيكية هشة غير المرغوب فيها. وقد تبين الدوبامين لتشكيل طبقة رقيقة ملتصقة polydopamine على مجموعة متنوعة من ركائز 16-19. في هذا البروتوكول، تعرض السقالة SMP إلى الحل الأساسي قليلا (درجة الحموضة = 8.5) الدوبامين لتشكيل طلاء nanothick من polydopamine على جميع الأسطح جدار المسام 6. بالإضافة إلى تعزيز hydrophilicity السطح لتحسين التصاق الخلية والانتشار، وقد تبين polydopamine أن يكون النشطة بيولوجيا من حيث تشكيل هيدروكسيباتيت (هاب) عند التعرض لمحاكاة السوائل في الجسم (SBF) 18،20،21. في الخطوة الأخيرة، يتعرض السقالة المغلفة للحرارة العلاج في 85 درجة مئوية (T> T العابرة) WHالتراث الثقافي غير المادي يؤدي إلى سقالة التكثيف. ولوحظ المعالجة الحرارية في السابق على أنها ضرورية للسلوك ذاكرة شكل سقالة، وربما يرجع ذلك إلى مجالات البلورية PCL إعادة تنظيم لأقرب القرب 14.

نحن بالإضافة إلى ذلك وصف الطرق لوصف السلوك المناسب الذاتي ضمن عيب نموذج غير النظامية، وتشكيل السلوك الذاكرة من حيث دوري الحرارية اختبارات الضغط الميكانيكي التي تسيطر عليها سلالة (أي شكل الانتعاش وتشكيل ثبات)، المسام التشكل، والنشاط الحيوي في المختبر. وتعرض أيضا استراتيجيات لتفصيل خصائص السقالة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. توليف PCL-DA Macromer

  1. تشغيل رد الفعل acrylation.
    1. تزن 20 غراما من PCL-ديول (M ن = ~ 10000 جم / مول) في 250 مل قارورة أسفل جولة مزودة بقضيب مغناطيسي المغطاة تفلون.
    2. حل PCL-ديول في DCM.
      1. إضافة 120 mLlof DCM إلى قارورة (تركيز = 0.17 ز مل /).
      2. وضع الحاجز المطاطي فضفاضة في عنق القارورة وذلك لتجنب تراكم الضغط في حين منع أيضا تبخر DCM.
      3. حل ضجة ل~ 30 دقيقة في ~ 250 دورة في الدقيقة لتذوب تماما البوليمر.
    3. إضافة ~ 6.6 ملغ من 4 dimethylaminopyridine (DMAP) إلى حل وتذوب مع التحريك.
    4. وضع الحاجز المطاطي بشكل آمن في عنق القارورة. يسمح الحل ليستمر التحريك.
    5. من خلال الحاجز المطاطي، تطهير بلطف القارورة مع N 2 ب ~ 3 دقائق باستخدام إيجابي N 2 مدخل الضغط إبرة وإبرة المفتوحةكمتنفس.
    6. إزالة مدخل N 2 ومنفذ.
    7. إضافة 0.56 مل (4.0 ملمول) من ثلاثي الإيثيلامين (ET 3 N) قطرة قطرة عن طريق حقنة زجاجية مجهزة إبرة من خلال الحاجز المطاطي.
    8. إضافة 0.65 مل (8.0 ملمول) من acryloyl قطرة قطرة كلوريد عن طريق حقنة زجاجية مجهزة إبرة من خلال الحاجز المطاطي.
    9. العودة مدخل N 2 إلى قارورة والسماح للمحتويات لإثارة تحت ضغط إيجابي N 2 ب ~ 30 دقيقة.
    10. قبل حرارة حمام الزيت إلى 55 درجة مئوية.
    11. بعد المخصص ~ 30 دقيقة، وإزالة مدخل N 2 واستبدال الحاجز مع مكثف.
    12. غمر القارورة في حمام الزيت الساخن مسبقا.
    13. السماح محتويات القارورة لاثارة لمدة 20 ساعة.
    14. بعد تخصيص 20 ساعة، وإزالة قارورة من حمام الزيت والسماح محتويات لتبريد لRT.
    15. باستخدام المبخر الدوار، وإزالة DCM المذيب من القارورة.
  2. Purify المنتج PCL-DA الخام.
    1. إلى القارورة، إضافة ~ 135 مل من خلات الإيثيل وحل الخام PCL-DA.
    2. خطورة تصفية حل من خلال ورق الترشيح في نظيفة 250 مل قارورة أسفل جولة. (ملاحظة: الحل قد رشاقته على ورقة الترشيح، لا يمر بسهولة من خلال إذا كان الأمر كذلك، تطبيق بعناية حرارة معتدلة بمسدس التدفئة.)
    3. باستخدام المبخر الدوار، وإزالة خلات الإيثيل المذيبات من القارورة.
    4. إلى القارورة، إضافة ~ 140 مل من DCM وحل الخام PCL-DA.
    5. نقل المحتويات إلى 500 مل قمع فصل.
    6. إلى القمع، إضافة 13.5 مل من 2 M كربونات البوتاسيوم (K 2 3 CO).
    7. سقف القمع. المزيج بلطف طبقتين بواسطة قلب القمع ويحوم مرة واحدة أو مرتين بلطف، مع الحرص على اطلاق سراح الضغط عن طريق محبس. كرر 3 مرات.
    8. استبدال الغطاء بطبقة من parafilm والسماح للخليط لفصل O / N (~ 12 ساعة).
    9. جمع القاع، أوطبقة غانيتش في قارورة 250 مل مخروطي.
    10. إضافة ~ 5 غرامات من اللامائية كبريتات المغنيسيوم (MgSO 4) إلى القارورة ودوامة بلطف.
    11. خطورة تصفية الخليط من خلال ورقة مرشح والنوعية في نظيفة 250 مل قارورة أسفل جولة.
    12. باستخدام المبخر الدوار، وإزالة DCM المذيب من القارورة.
    13. الجافة تحت فراغ عالية لإزالة المتبقي DCM. (ملاحظة: PCL-DA يجب أن يتم تخزينها بعيدا عن الضوء.)
    14. تأكيد acrylation مع 1 H NMR 22،23.

2. إعداد SMP سقالة (الشكل 1)

  1. إعداد قالب الملح المنصهر.
    1. استخدام منخل 425 ميكرون للحصول على كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم) الجسيمات ~ 460 ± 70 ميكرون في القطر. (ملاحظة: متوسط ​​حجم الجسيمات يمكن تأكيد من المجهر الإلكتروني [SEM] الصور مع برنامج يماغيج.) 14
    2. إلى قنينة زجاجية 3 مل (ID = 12.9 مم)، إضافة 1.8 غرام من كلوريد الصوديوم منخول سابقا.
    3. إضافة ببطء، في أربعة أجزاء، 7.5٪ بالوزن (على أساس الوزن الملح) المياه DI (0،146 ز) إلى القارورة. تخلط مع ملعقة معدنية بعد إضافة كل جزء من الماء.
    4. سقف القارورة، والتفاف في الأنسجة ووضع عموديا في أنبوب الطرد المركزي. أجهزة الطرد المركزي لمدة 15 دقيقة في 3220 ز س.
    5. إزالة الغطاء وترك O-الهواء الجاف / N (~ 12 ساعة).
  2. في قارورة زجاجية جديدة، وإعداد "حل macromer" من خلال الجمع بين 0.15 غرام من PCL-DA لكل مل من DCM. (ملاحظة: للحصول على سقالة واحد، ~ 1 مل من محلول ينبغي إعداد) كاب وتخلط الحل بسرعة عالية على خلاط دوامة ل~ 1 دقيقة.
  3. في الجديدة 3 مل قنينة زجاجية، وإعداد "حل photoinitiator" على أساس 10٪ بالوزن 2،2-dimethoxy-2-فينيل acetophenone (DMP) في 1-فينيل-2-pyrrolidinone (NVP). الجمع بين 0.115 غرام من DMP في 1 مل من NVP. (ملاحظة: للحصول على سقالة واحد، ~ مطلوب 180 ميكرولتر.) قبعة، والتفاف في رقائق الألومنيوم (لمنع الضوء) وتخلط الحل بسرعة عالية على خلاط دوامةل~ 1 دقيقة. (ملاحظة: إذا أعدت في مرحلة متقدمة، يجب تبريد الحل ومحمية من الضوء.)
  4. التفاف القارورة التي تحتوي على حل macromer (باستثناء الغطاء) بورق الألمنيوم (لمنع الضوء) وإضافة عن طريق ماصة المجلد 15٪ (على أساس الحجم الكلي للحل macromer) من الحل photoinitiator. غطاء وتخلط الحل بسرعة عالية على خلاط دوامة ل~ 1 دقيقة.
  5. التفاف القارورة التي تحتوي على قالب الملح المنصهر (باستثناء الغطاء) بورق الألمنيوم (لمنع الضوء) وإضافة عن طريق ماصة الحل macromer / photoinitiator معدة مسبقا (~ 0.6 مل أو حتى القالب مغطى تماما).
  6. سقف القارورة، والتفاف في الأنسجة ووضع عموديا في أنبوب الطرد المركزي. أجهزة الطرد المركزي لمدة 10 دقيقة في 1260 x ج لتوزيع الحل macromer في جميع أنحاء القالب.
  7. إزالة رقائق الألومنيوم، إرفع قبعة القارورة وفضح لضوء الأشعة فوق البنفسجية (365 نانومتر، 25 W) لمدة 3 دقائق. O الهواء الجاف / N.
  8. إزالة "scaffol التي تحتوي على الملحد "من القارورة مع ملاقط بعد أن سجل وكسر الجزء العلوي من قارورة زجاجية.
  9. في كوب 400 مل، وإعداد ~ 200 مل من الماء / الإيثانول المذيبات (1: 1 المجلد: المجلد).
  10. الحفاظ على سقالة غارقة في المياه / الإيثانول المذيبات لمدة 4 أيام مع التغييرات المذيبات اليومية.
  11. إزالة السقالة من المذيبات والهواء الجاف O / N.

3. تطبيق Polydopamine طلاء لSMP سقالة (الشكل 1)

  1. في 400 مل دورق مزودة بقضيب المغطاة تفلون، وإعداد ~ 200 مل من محلول الدوبامين هيدروكلوريد (2 ملغ / مل في 10 ملي تريس العازلة، ودرجة الحموضة = 8.5، 25 درجة مئوية). إثارة في ~ 150 دورة في الدقيقة.
  2. وضع إبرة يمكن التخلص منها (الطول = 40 مم؛ مقياس = 20) في سقالة، ~ نصف المسافة من خلال منصة الاعدام. لف سلك حول محور الإبرة.
  3. غمر سقالة (مع محور إبرة فوق سطح الحل) في حل الدوبامين التحريك من خلال ربط السلك إلى حافة الكأس.
  4. ديغا السقالة عن طريق وضع الحقنة في محور إبرة واستخدامها لسحب الهواء من السقالة. (ملاحظة: إفراغ الغاز اكتمال عندما لا مزيد من الهواء يمكن إزالة والحل قد تسللت تماما السقالة).
  5. الحفاظ على سقالة غارقة في حل الدوبامين مع التحريك لمدة 16 ساعة.
  6. إزالة السقالة من الحل وإزالة الإبرة. يشطف بالماء DI وجاف في فرن فراغ في RT لمدة 24 ساعة.
  7. ضع سقالة في الفرن 85 درجة مئوية لمدة 1 ساعة.
  8. السماح للسقالة لتبريد لRT. سوف سقالة اسطوانية النهائية ستكون ~ 6 مم قطر × ~ 5 مم الارتفاع.

4. تقييم سلوك "تركيب الذاتي"

  1. إعداد "CMF نموذج عيب عدم انتظام" باستخدام ورقة من البلاستيك القوي الذي سمك غير ~ 5 مم. استخدام الحفر لخلق فراغا داخل ورقة من البلاستيك مع متوسط ​​قطرها أقل قليلا من ~ 6 مم، كما هو موضح في الشكل 2A.
  2. في أبايكر، المياه DI الحرارة (الذي يمثل الاستخدام السريري من المياه المالحة) إلى درجة حرارة 60 درجة مئوية ~.
  3. ضع سقالة في كوب من ~ 60 درجة مئوية الماء. استخدام ملاقط لدفع سقالة تحت سطح الماء، وفضح كافة المجالات إلى الماء. يستمر ل~ 2 دقيقة أو حتى خففت السقالة بشكل ملحوظ (الشكل 2B).
  4. إزالة السقالة من كوب واضغط على الفور (باليد) إلى خلل نموذج.
  5. السماح لتبرد لRT (~ 5-10 دقيقة) (الشكل 2C).
  6. إزالة من خلل لمراقبة، شكل مؤقت ثابت جديد وعودة الدولة أكثر جمودا نسبيا (الشكل 2D).

5. اختبار الشكل الذاكرة السلوك

  1. باستخدام محلل الميكانيكي الحيوي (DMA؛ على سبيل المثال TA الآلات Q800 كما المستخدمة هنا)، تشغيل دوري الحرارية اختبار ضغط الميكانيكية التي تسيطر عليها الضغط على سقالة على دورتين (N) لتحديد شكل ثبات (R و) وتشكيل الاسترداد (R ص) (الشكل 3).
    1. تتوازن إلى 60 درجة مئوية (عالية T) لمدة 5 دقائق.
    2. ضغط إلى أقصى سلالة (ε م = 50٪) في 50٪ / دقيقة.
    3. عقد في ε م (5 دقائق).
    4. بارد إلى 25 ° C (T منخفض) والحفاظ على لمدة 10 دقيقة لإصلاح شكل مؤقت.
    5. إزالة هذا العبء.
    6. قياس الضغط في نهاية المطاف في دولة خالية من الإجهاد (ε ش).
    7. يسخن إلى 60 درجة مئوية (عالية T) والحفاظ على لمدة 10 دقيقة لاستعادة شكل دائم.
    8. قياس الضغط تعافى (ε ع).
    9. في حين لا يزال في 60 ° C (ارتفاع T)، تبدأ دورة الثانية 2 (N = 2) عن طريق ضغط السقالة إلى 50٪ من ارتفاع تعافى بعد الحادي دورة 1 (N = 1).
    10. كرر 5.1.3-5.1.8 لN = 2.
    11. حساب R و R و R لN = 1 و 2 باستخدام المعادلات التالية:
      R و (N) = [ε ش (N) / ε م] R ص (N) = [ε م - ε ص (N)] / [ε م - ε ص (N -1)]

6. تصور حجم المسام والمسام ربط بيني

  1. باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM، على سبيل المثال الاتحاد الدولي للفروسية كوانتا SEM المستخدمه هنا)، ومراقبة حجم المسام والمسام الترابط.
    1. باستخدام الملقط لعقد سقالة SMP، غمر في السائل N 2 لمدة 1 دقيقة.
    2. إزالة من N السائل 2 وكسر على طول منتصف سقالة بشفرة حلاقة نظيفة.
    3. باستخدام شريط الكربون، يلصق أحد نصفي SMP سقالة على عينةالمرحلة مع سطح بكسر مواجهة.
    4. تفل معطف مع الاتحاد الافريقي حزب العمال (~ 4 نانومتر).
    5. التقاط صورة SEM في الجهد تسريع الموصى بها من 10-15 كيلو فولت (الشكل 4A).

7. اختبار في المختبر النشاط الحيوي

  1. في أنبوب الطرد المركزي 50 مل، إضافة ~ 30 مل من 1X SBF 24.
  2. الحصول على سقالة في الأصلي، شكل دائم مصبوب إسطوانيا من العام. قطع سقالة في نصف (عبر الحافة الدائرية) باستخدام شفرة نظيفة.
  3. وضع النصف سقالة الفردية في أنبوب الطرد المركزي مستعد والغطاء.
  4. الحفاظ على أنبوب عند 37 درجة مئوية في حمام الماء تحت ظروف ثابتة مع أية تغييرات SBF.
  5. بعد 14 يوما، إزالة السقالة من SBF والهواء الجاف لمدة 24 ساعة.
  6. باستخدام شريط الكربون، يلصق السقالة على خشبة المسرح عينة مع سطح بكسر مواجهة.
  7. تفل معطف مع الاتحاد الافريقي حزب العمال (~ 4 نانومتر).
  8. التقاط صورة SEM في إعادةوأشاد تسريع الجهد من 10-15 كيلو فولت (الشكل 4B).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الناتج استنادا PCL-SMP سقالة قادرة على إلى نموذج CMF خلل في تركيب النفس (الشكل 2). بعد التعرض قصيرة لتدفئة المياه المالحة (~ 60 ° C)، سقالة اسطوانية يلطف السماح السقالة إلى أن الضغط يدويا في وتوسع في عيب نموذج. بعد التبريد لRT، يتم إصلاح سقالة في شكله المؤقت الجديد الذي يتم الاحتفاظ على إزالة من الخلل.

وكميا سلوك الذاكرة شكل من سقالة SMP من قبل دورية الحرارية الاختبارات التي تسيطر عليها سلالة ضغط...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف هذا البروتوكول إعداد، سقالة استنادا PCL-المغلفة polydopamine التي السلوك المناسب النفس، وكذلك osteoinductivity والنشاط الحيوي، يجعل من الفائدة في علاج عدم انتظام عيوب العظام CMF. قد يتم تغيير جوانب البروتوكول لتغيير ملامح مختلفة سقالة.

بروتوكول يبدأ مع acrylation من PCL-ديول للسماح علاج الأشعة فوق البنفسجية. في المثال ذكرت، وPCL-ديول M n هو ~ 10000 ز / مول. ومع ذلك، من خلال تعديل بشكل مناسب كمية من...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب أشكر تكساس A & M جامعة الهندسة وتجربة محطة (تيز) للحصول على الدعم المالي لهذا البحث. ليندساي الأظافر بامتنان بدعم من تكساس A & M جامعة لويس ستوكس التحالف من أجل مشاركة الأقليات (LSAMP) ومؤسسة العلوم الوطنية (NSF) خريج برنامج زمالة أبحاث (GRFP). داوي تشانغ يشكر جامعة زمالة أطروحة تكساس A & M.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
بولي كابرولاكتون ديول (مينيسايز ~ 10،000 جم / مول)سيجما ألدريتش440752
ثنائي كلورو ميثان (DCM)سيجما ألدريتشD65100مجفف فوق 4 أمبير مناخل جزيئية
4-ثنائي ميثيل أمينوبيريدين (DMAP)سيجما ألدريتشD5640
ثلاثي إيثيل أمين (ET3N)سيجما ألدريتشT0886
كلوريد أكريلويلسيجما ألدريتشA24109
أسيتات الإيثيلسيجما ألدريتش319902
كربونات البوتاسيوم (K2CO3)سيجما ألدريتش209619
كبريتات المغنيسيوم اللامائية (MgSO4) فيشرM65
كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم)سيجما ألدريتشS9888
2،2-ثنائي ميثوكسي -2-فينيل أسيتوفينون (DMP)سيجما ألدريتش196118
1-فينيل -2-بيروليدينون (NVP)سيجما ألدريتشV3409
الإيثانولسيجما ألدريتش459844
الدوبامين هيدروكلوريدسيجما ألدريتشH8502
تريس عازلة (2 مول / لتر)فيشرBP1759يستخدم بتركيز 10 ملي مولار ، الرقم الهيدروجيني = 8.5
غربالVWR47729-972
UV-Transilluminator (365 نانومتر ، 25 واط)UVP95-0426-02
طرد مركزيEppendorf5810 R
محلل ميكانيكي ديناميكي (DMA) TAInstrumentsQ800
عالي الدقة Sputter CoaterCressington208HR
مجهر إلكتروني ماسح (SEM) FEIQuanta 600
جهاز

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Neovius, E., Engstrand, T. Craniofacial reconstruction with bone and biomaterials: review over the last 11 years. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 63, 1615-1623 (2010).
  2. Elsalanty, M. E., Genecov, D. G. Bone grafts in craniofacial surgery. Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2, 125-134 (2009).
  3. Hollister, S. J., et al. Engineering craniofacial scaffolds. Orthod Craniofacial Res. 8, 162-173 (2005).
  4. Albrektsson, T., Johansson, C. Osteoinduction, osteoconduction and osseointegration. Eur Spine J. 10, S96-S101 (2001).
  5. Blokhuis, T. J., Arts, J. J. C. Bioactive and osteoinductive bone graft substitutes: Definitions, facts and myths. Injury. 42, S26-S29 (1016).
  6. Zhang, D., et al. A bioactive “self-fitting” shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects. Acta Biomater. 10, 4597-4605 (2014).
  7. Lendlein, A., Kelch, S. Shape-memory polymers. Angew. Chem. Int. Ed. 41, 2034-2057 (2002).
  8. Hu, J., Zhu, Y., Huang, H., Lu, J. Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism, functionality, modeling and applications. Prog Polym Sci. 37, 1720-1763 (2012).
  9. Middleton, J. C., Tipton, A. J. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Biomaterials. 21, 2335-2346 (2000).
  10. Sun, H., Mei, L., Song, C., Cui, X., Wang, P. The in vivo degradation, absorption and excretion of PCL-based implant. Biomaterials. 27, 1735-1740 (2006).
  11. Woodruff, M. A., Hutmacher, D. W. The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century. Prog Polym Sci. 35, 1217-1256 (2010).
  12. Wang, S., Lu, L., Gruetzmacher, J. A., Currier, B. L., Yaszemski, M. J. Synthesis and characterizations of biodegradable and crosslinkable poly(ε-caprolactone fumarate), poly(ethylene glycol fumarate), and their amphiphilic copolymer. Biomaterials. 27, 832-841 (2006).
  13. Zhang, D., Petersen, K. M., Grunlan, M. A. Inorganic-organic shape memory polymer (SMP) foams with highly tunable properties. ACS Appl Mater Interfaces. 5, 186-191 (2012).
  14. Zhang, D., Burkes, W. L., Schoener, C. A., Grunlan, M. A. Porous inorganic-organic shape memory polymers. Polymer. 53, 2935-2941 (2012).
  15. Van der Stok, J., Van Lieshout, E. M., El-Massoudi, Y., Van Kralingen, G. H., Patka, P. Bone substitutes in the Netherlands-a systematic literature review. Acta Biomater. 7, 739-750 (2011).
  16. Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings. Science. 318, 426-430 (2007).
  17. Hong, S., et al. Non-covalent self-assembly and covalent polymerization co-contribute to polydopamine formation. Adv Funct Mater. 22, 4711-4717 (2012).
  18. Ryu, J., Ku, S. H., Lee, H., Park, C. B. Mussel-inspired polydopamine coating as a universal route to hydroxyapatite crystallization. Adv Funct Mater. 20, 2132-2139 (2010).
  19. Lee, Y. B., et al. Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials. Biomaterials. 33, 8343-8352 (2012).
  20. Wu, C., Fan, W., Chang, J., Xiao, Y. Mussel-inspired porous SiO 2 scaffolds with improved mineralization and cytocompatibility for drug delivery and bone tissue engineering. J Mater Chem. 21, 18300-18307 (2011).
  21. Ku, S. H., Ryu, J., Hong, S. K., Lee, H., Park, C. B. General functionalization route for cell adhesion on non-wetting surfaces. Biomaterials. 31, 2535-2541 (2010).
  22. Schoener, C. A., Weyand, C. B., Murthy, R., Grunlan, M. A. Shape memory polymers with silicon-containing segments. J Mater Chem. 20, 1787-1793 (2010).
  23. Zhang, D., Giese, M. L., Prukop, S. L., Grunlan, M. A. Poly(ε-caprolactone)-based shape memory polymers with variable polydimethylsiloxane soft segment lengths. J Polym Sci Pol Chem. 49, 754-761 (2011).
  24. Kokubo, T., Takadama, H. How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity. Biomaterials. 27, 2907-2915 (2006).
  25. Murphy, W. L., Dennis, R. G., Kileny, J. L., Mooney, D. J. Salt fusion: an approach to improve pore interconnectivity within tissue engineering scaffolds. Tissue Eng. 8, 43-52 (2002).
  26. Yang, Q., Chen, L., Shen, X., Tan, Z. Preparation of polycaprolactone tissue engineering scaffolds by improved solvent casting/particulate leaching method. J Macromol Sci Phys. 45, 1171-1181 (2006).
  27. Madbouly, S. A., Kratz, K., Klein, F., Lüzow, K., Lendlein, A. Thermomechanical behaviour of biodegradable shape-memory polymer foams. 2009 MRS Spring Meeting, 1190, Mater Res Soc Symp Proc. (2009).
  28. Luo, X., Mather, P. T. Preparation and characterization of shape memory elastomeric composites. Macromolecules. 42, 7251-7253 (2009).
  29. Lendlein, A., Schmidt, A. M., Langer, R. AB-polymer networks based on oligo(ɛ-caprolactone) segments showing shape-memory properties. Proc Natl Acad Sci. 98, 842-847 (2001).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Shape Memory PolymerSolvent Casting Particulate LeachingPolycaprolactone DiacrylatePolydopamine CoatingSelf fitting ScaffoldPore InterconnectivityScanning Electron MicroscopyHydroxyapatite FormationCranio maxillofacial DefectBioactive Scaffold

Related Articles