La fabricación de una memoria de forma "Auto-ajuste" basado en PCL Bioactivos, Polymer Andamios

El objetivo general del siguiente experimento es fabricar un andamio de polímero con memoria de forma, o SMP, capaz de adaptarse por sí mismo a un defecto craneomaxilofacial irregular para promover la osteointegración y la cicatrización ósea (OS). Esto se logra primero formando una plantilla de sal fusionada mediante la técnica de colado en disolvente y la curación fotoquímica del diacrilato de policaprolactona. Sobre la plantilla de sal se forma un andamio con una porosidad altamente interconectada, necesaria para la osteoconductividad.

Como segundo paso, el andamiaje se recubre con polidopamina, lo que proporciona bioactividad. A continuación, el andamiaje se trata con solución salina tibia, lo que permite insertarlo por ajuste por presión en un modelo irregular. Los resultados del defecto muestran autoajuste, baja interconectividad y bioactividad basados en los resultados del ajuste por presión, imágenes de microscopía electrónica de barrido y la formación in vitro de hidroxiapatito.

La principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes, como el autoinjerto, es que el ajuste conformable logrado respalda de forma crítica la osteointegración y la cicatrización ósea. Lindsey Nail, investigadora estudiante de doctorado en mi laboratorio, demuestra este procedimiento. Para comenzar la preparación del andamiaje, primero tamice cloruro de sodio a través de un tamiz de 425 micrones y transfiera 1,8 gramos del mismo a un frasco de vidrio de tres litros en cuatro porciones; agregue lentamente 146 miligramos de agua desionizada al frasco, mezclando con una espátula de metal.

Después de cada adición, tape el vial, envuélvalo en papel de tejido y colóquelo verticalmente en un tubo de centrífuga. Centrifugue el tubo durante 15 minutos antes de destaparlo y dejar que la solución se seque al aire durante la noche. Después de sintetizar P-C-L-D-A según se indica en el protocolo del texto, prepare una solución maceradora que contenga 150 miligramos de P-C-L-D-A por mililitro de cloro metano en un vial de vidrio, tape el vial, envuélvalo en papel de aluminio y vortexee durante un minuto.

A continuación, prepare una solución de iniciador fotoquímico que contenga 115 miligramos de DMP en un mililitro de una vinil, dos Perone en un vial de vidrio. Vuelva a tapar el vial, envuélvalo en papel de aluminio y mezcle en vórtex durante un minuto. Transfiera mediante pipeta la solución de iniciador fotoquímico a la solución macerada para obtener una mezcla al 15% en volumen y mezcle el vial en vórtex durante un minuto.

A continuación, envuelva el vial que contiene el andamio de sal con papel de aluminio y agregue la mezcla de iniciador fotocurable hasta cubrir la sal. Tape el vial, envuélvalo con un paño y colóquelo verticalmente dentro de un tubo de centrífuga. Somete el tubo a centrifugación durante 10 minutos.

A continuación, retire el envoltorio de aluminio, destape el vial y exponga la solución a luz ultravioleta durante tres minutos. Luego, deje secar la solución al aire durante la noche, marque y fracture el vidrio para retirar la parte superior del vial utilizando pinzas. Transfiera el andamio a una solución de agua y etanol en proporción uno a uno durante cuatro días, cambiando la solución diariamente.

Finalmente, retire el andamio de SMP y séquelo al aire durante la noche. Para aplicar primero el recubrimiento de polidopamina, inserte una aguja de calibre 20 a la mitad del andamio de SMP y luego enrolle un alambre alrededor del cono de la aguja. Sumerja el andamio en 200 mililitros de una solución de dopamina en agitación y mantenga el cono de la aguja por encima de la solución anclando el alambre al borde del vaso de precipitados.

A continuación, coloque una jeringa en el conector de la aguja y tire del émbolo para eliminar el aire del andamio. Una vez completamente desgasificado, deje el andamio sumergido durante 16 horas. Retire el andamio de la solución y saque la aguja.

Luego, enjuague el andamio con agua desionizada y séquelo en un horno al vacío a temperatura ambiente durante 24 horas. Coloque el andamio en un horno de secado a 85 grados Celsius durante una hora. Finalmente, retire el andamio y déjelo enfriar a temperatura ambiente.

Primero, prepare un modelo de defecto perforando un vacío irregular con un diámetro promedio de aproximadamente seis milímetros en una lámina de plástico rígido de cinco milímetros de espesor. Luego, sumerja el andamio de SMP en un vaso de precipitados con agua desionizada a aproximadamente 60 grados Celsius durante dos minutos. Compruebe que el andamio se haya ablandado notablemente utilizando pinzas para manipular su forma.

Retire el andamio reblandecido del agua con pinzas y presiónelo manualmente en el modelo de defecto. Deje que el andamio se enfríe a temperatura ambiente y luego retírelo del modelo de defecto. Observe la nueva forma temporal fija para visualizar el vertido, la interconectividad y el tamaño.

Primero, sumerja el andamio SMP en nitrógeno líquido durante un minuto utilizando pinzas. Luego, fracture el andamio a lo largo del centro con una cuchilla de afeitar limpia. A continuación, fije una de las mitades del andamio con la superficie fracturada hacia arriba sobre la platina de la muestra.

Utilice cinta de carbono para recubrir por pulverización catódica la estructura con una aleación de oro y platino hasta una profundidad aproximada de cuatro nanómetros. Cargue la muestra en el MEB y luego capture la imagen con un voltaje de aceleración de 10 a 15 kilovoltios. Para caracterizar la bioactividad in vitro.

Primero, corte un andamio cilíndrico de SMP por la mitad a través del borde circular utilizando una cuchilla limpia. Coloque una mitad del andamio en un tubo que contenga 30 mililitros de fluido corporal simulado, y luego coloque el tubo en un baño de agua estacionario a 37 grados Celsius tras 14 días. Retire el andamio del tubo y déjelo secar al aire durante 24 horas.

A continuación, fije el andamio con la superficie cortada hacia arriba sobre la platina de la muestra del microscopio electrónico utilizando cinta de carbono. Luego, recubra por pulverización catódica la superficie del andamio con una aleación de oro y platino hasta un espesor aproximado de cuatro nanómetros. Como antes, coloque la muestra en el microscopio electrónico de barrido (SEM) y capture la imagen con un voltaje de aceleración de 10 a 15 kilovoltios.

Un andamio de SMP se vuelve maleable al calentarse a 60 grados Celsius y puede adaptarse dentro de un modelo de defecto. Tras enfriarse a temperatura ambiente, el andamio de SMP se retira y mantiene su nueva forma temporal fija. En la micrografía electrónica de barrido del andamio de SMP sin recubrir se observan la estructura porosa y la morfología altamente interconectada.

La bioactividad del andamiaje de polímero con memoria de forma recubierto con polidopamina se demuestra mediante la formación de hidroxiapatita en los poros, como se muestra en la micrografía electrónica de barrido. Tras ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo preparar un andamiaje bioactivo de polímero con memoria de forma que se ajusta por sí solo, utilizando un proceso que implica fundición por solvente sobre una sal como plantilla y lixiviación de partículas, así como la aplicación de un recubrimiento de polidopamina.