Gerüste, die in kranio-maxillofaziale (CMF) Knochendefekte passen können und gleichzeitig Osteokonduktivität und Bioaktivität aufweisen, sind von Interesse. Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines Formgedächtnisgerüsts auf der Basis von Polycaprolactondiacrylat (PCL-DA) unter Verwendung eines Lösungsmittelguss-Partikelauslaugungsverfahrens (SCPL) unter Verwendung einer geschmolzenen Salzschablone und des Aufbringens einer bioaktiven Polydopaminbeschichtung.
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Methodenartikel
Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte "Self-Montage" Formgedächtnispolymer Scaffold
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Tissue Engineering wurde als alternative Strategie für die Behandlung von Cranio-maxillofacial (CMF) Knochendefekten kritischer Größe untersucht. Entscheidend für den Erfolg dieses Ansatzes ist ein Gerüst, das in der Lage ist, sich konform in einen unregelmäßigen Defekt einzufügen und gleichzeitig die erforderliche biologische Abbaubarkeit, Porenvernetzung und Bioaktivität aufweist. Aufgrund ihrer Formwiederherstellungs- und Fixierungseigenschaften könnten Gerüste aus Formgedächtnispolymer (SMP) einen "selbstanpassenden" Defekt erreichen. Auf diese Weise würde das SMP-Gerüst nach der Einwirkung von warmer Kochsalzlösung (~60 ºC) formbar werden, so dass es von Hand in einen unregelmäßigen Defekt gedrückt werden kann. Eine anschließende Abkühlung (~37 ºC) würde das Gerüst innerhalb des Defekts wieder in seinen relativ steifen Zustand versetzen. Um diese Anforderungen zu erfüllen, beschreibt dieses Protokoll die Herstellung von SMP-Gerüsten, die durch die photochemische Aushärtung von biologisch abbaubarem Polycaprolacton-Diacrylat (PCL-DA) unter Verwendung eines Solvent-Casting-Partikellaugungsverfahrens (SCPL) hergestellt werden. Eine geschmolzene Salzschablone wird verwendet, um eine Porenvernetzung zu erreichen. Um die Bioaktivität zu realisieren, wird eine Polydopamin-Beschichtung auf die Oberfläche der Porenwände des Gerüsts aufgebracht. Die Charakterisierung des Selbstanpassungs- und Formgedächtnisverhaltens, der Poreninterkonnektivität und der in vitro Bioaktivität wird ebenfalls beschrieben.
Einleitung
Zur Zeit als Goldstandard der Kiefer- und Gesichts (CMF) Knochendefekt-Behandlungen, ist die Transplantation von autologen Transplantaten geerntet durch komplexe Transplantation Verfahren, Entnahmemorbidität und der begrenzten Verfügbarkeit 1 behindert. Eine besondere Schwierigkeit ist die Gestaltung und Befestigung des starren Autotransplantat fest in den Defekt, um die Osseointegration zu erhalten und Transplantat Resorption verhindern. Tissue Engineering ist als alternative Strategie zur Autotransplantation und synthetischen Knochenersatzmaterialien (zB Knochenzement) 2,3 untersucht. Entscheidend für den Erfolg einer Tissue-Engineeri....
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Protokoll
1. Synthesizing PCL-DA Makromer
- Führen Sie das Acrylierung Reaktion.
- Wiegen 20 g PCL-Diol (Mn = ~ 10.000 g / mol) in einem 250 ml Rundkolben, der mit einem mit Teflon überzogen Magnetrührstab ausgestattet.
- Lösen Sie die PCL-diol in DCM.
- Zugabe von 120 mLlof DCM in den Kolben (Konzentration = 0,17 g / ml).
- Platzieren Gummiseptum lose in den Hals des Kolbens, um Druckaufbau zu vermeiden, während auch Verdampfung von DCM zu verhindern.
- Stir-Lösung für ca. 30 min bei ~ 250 Upm, um das Polymer vollständig aufzulösen.
- Hinzufügen ~ 6,6 mg 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) zu der Lösung und....
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Ergebnisse
Die resultierende PCL basierende MMP-Gerüst ist in der Lage selbst passend in einem Modell CMF Defekt (Abbildung 2). Nach kurzer Einwirkung von Salzlösung (~ 60 ° C) erwärmen, erweicht die zylindrische Gerüst ermöglicht das Gerüst manuell in gedrückt werden und innerhalb des Modells Defekt zu erweitern. Nach dem Abkühlen auf RT wird das Gerüst in die neue temporäre Form, die nach der Entnahme aus dem Defekt zurückgehalten wird fixiert.
Die Formgedächtnisverhalten eines SMP-G.......
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Diskussion
Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines polydopamine beschichtet, PCL basierende Gerüst deren Selbstschlüssige Verhalten sowie Osteoinduktivität und Bioaktivität, macht es von Interesse bei der Behandlung von irregulären CMF Knochendefekten. Aspekte des Protokolls kann verändert werden, um verschiedene Gerüst Merkmale ändern.
Das Protokoll beginnt mit Acrylierung eines PCL-diol zur UV-Härtung zu ermöglichen. In der dargestellten Beispiel ist das PCL-diol M n ~ 10.000 g /.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Danksagungen
Die Autoren danken der Texas A & M University Engineering and Experiment Station (TEES) für die finanzielle Unterstützung dieser Forschung. Lindsay Nail dankt Unterstützung von der Texas A & M Universität Louis Stokes Allianz für Minderheitsbeteiligung (LSAMP) und der National Science Foundation (NSF) Graduate Research Fellowship Program (GRFP). Dawei Zhang dank der Texas A & M University Dissertation Fellowship.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Polycaprolacton-diol (Mn ~ 10.000 g/mol) | Sigma-Aldrich | 440752 | |
| Dichlormethan (DCM) | Sigma-Aldrich | D65100 | Getrocknet über 4A Molekularsiebe |
| 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) | Sigma-Aldrich | D5640 | |
| Triethylamin (Et3N) | Sigma-Aldrich | T0886 | |
| Acryloylchlorid | Sigma-Aldrich | A24109 | |
| Ethylacetat | Sigma-Aldrich | 319902 | |
| Kaliumcarbonat (K2CO3) | Sigma-Aldrich | 209619 | |
| wasserfreies Magnesiumsulfat (MgSO4) | Fisher | M65 | |
| Natriumchlorid (NaCl) | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (DMP) | Sigma-Aldrich | 196118 | |
| 1-Vinyl-2-pyrrolidinon (NVP) | Sigma-Aldrich | V3409 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 459844 | |
| Dopaminhydrochlorid | Sigma-Aldrich | H8502 | |
| Tris-Puffer (2mol/L) | Fisher | BP1759 | Wird bei einer Konzentration von 10 mM verwendet, pH = 8,5 |
| Sieb | VWR | 47729-972 | |
| UV-Transilluminator (365 nm, 25 W) | UVP | 95-0426-02 | |
| Zentrifuge | Eppendorf | 5810 R | |
| Dynamic Mechanical Analyzer (DMA) | TA Instruments | Q800 | |
| High Resolution Sputter Coater | Cressington | 208HR | |
| Rasterelektronenmikroskop (REM) | FEI | Quanta 600 |
Referenzen
- 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).
- Elsalanty, M. E., Genecov, D. G. Bone grafts in craniofacial surgery. Craniomaxillo....
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Nachdrucke und Genehmigungen
