Fabricación de Mecánicamente sintonizable y Bioactivos metal andamios para Aplicaciones Biomédicas

El objetivo general de este procedimiento es fabricar andamios metálicos mecánicamente ajustables y bioactivos para aplicaciones biomédicas. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de los implantes ortopédicos, como la viabilidad de un andamio metálico ajustable mecánicamente que sea capaz de liberar fármacos. Este método de fabricación es sencillo porque requiere únicamente un control.

Los parámetros logran tanto la mejora mecánica como la liberación sostenible de fármacos y son capaces de la fabricación de funcionalidad creada en por oide. Primero mezcle las cantidades adecuadas de polvo de titanio, cafeína y KD cuatro para andamios de titanio poroso con cuatro porosidades iniciales en botellas de polietileno de 500 mililitros. Gire las botellas en un horno de molienda por bolas a una velocidad de 30 RPM a 55 grados Celsius durante 30 minutos. Vierta las suspensiones desde las botellas de polietileno en moldes cilíndricos de aluminio con un diámetro y altura de 60 milímetros.

Después de sellar cada molde de aluminio con una cubierta de aluminio, gire los moldes en un horno de molino de bolas a una velocidad de 30 RPM a 55 grados Celsius durante 10 minutos. Posteriormente, reduzca la temperatura del horno de molino de bolas a 44 grados Celsius y continúe girando los moldes a una velocidad de 30 RPM a 44 grados Celsius durante 12 horas. Después de enfriar los moldes mediante rotación a temperatura ambiente durante una hora, retírelos del horno de molino de bolas.

Luego, retire el cuerpo verde solidificado de cafeína de titanio de cada molde de aluminio utilizando un émbolo de aluminio. A continuación, coloque el cuerpo verde solidificado de cafeína de titanio en una bolsa de goma y selle completamente la bolsa atándola con un cordel.

Coloque la bolsa de goma en un tanque de agua de una prensa isostática en frío y aplique una presión isostática de 200 megapascales durante 10 minutos. Después de retirar la bolsa de goma de la máquina, saque el cuerpo verde comprimido de la bolsa de goma. Transfiera el cuerpo verde de cafeína de titanio a un crisol Illumina.

Coloque el crisol en una máquina de liofilización y liofilice el cuerpo verde para sublimar la fase de cafeína a menos 40 grados Celsius durante 24 horas. Tras la liofilización, cierre el crisol con una cubierta de Illumina. Coloque el crisol cerrado en un horno de vacío a temperatura ambiente.

Luego aumente la temperatura del horno hasta 1300 grados Celsius a una velocidad de calentamiento de cinco grados Celsius por minuto. Las muestras de cuerpo verde secadas al aire suelen ser frágiles y podrían colapsar. Se requiere especial cuidado durante el manejo.

Después de mantener la temperatura a 1300 grados Celsius durante dos horas, deje el titanio poroso centrado en el horno durante seis a siete horas hasta que el horno se enfríe completamente a temperatura ambiente. Una vez que las muestras se hayan retirado del horno, maquine las muestras para obtener especímenes más pequeños y transfiera las muestras a un vaso de precipitados de vidrio. Coloque el vaso en una autoclave y esterilice las muestras a 121 grados Celsius durante 15 minutos.

Una vez finalizado, lave las muestras esterilizadas dos veces con agua destilada y dos veces con etanol al 70%. A continuación, coloque el titanio poroso en una placa de Petri y seque las muestras al aire a temperatura ambiente bajo luz ultravioleta. En este punto, diluya la proteína verde fluorescente o GFP hasta 100 microgramos por mililitro mezclando un mililitro con nueve mililitros de solución salina tamponada con fosfato ECCO en un tubo de poliestireno esterilizado de 50 mililitros. Sumerja el titanio poroso en la solución diluida de GFP a temperatura ambiente.

Luego, coloque inmediatamente la muestra en un desecador al vacío y mantenga el desecador al vacío durante 10 minutos. Para asegurar una mejor penetración de la solución de GFP en los poros del titanio poroso, retire el vaso de precipitados del desecador. A continuación, retire el titanio poroso del vaso de precipitados utilizando pinzas.

Coloque el titanio poroso recubierto con GFP en una placa de Petri de 10 centímetros de diámetro y séquelo al aire durante la noche a temperatura ambiente sobre una superficie limpia; al día siguiente, enjuague el titanio poroso dos veces con 10 mililitros de solución salina tamponada con fosfato ECCO en un vaso de precipitados de vidrio. A continuación, coloque el titanio poroso en una placa de Petri de 10 centímetros de diámetro utilizando pinzas y séquelo al aire durante la noche a temperatura ambiente sobre una superficie limpia. Luego, coloque las muestras de titanio poroso recubiertas con GFP de diferentes alturas en un molde cilíndrico de acero y inserte un juego de punzones en los orificios superior e inferior del molde de acero.

Comprima el titanio poroso dentro del ensamblaje de troquel de acero a temperatura ambiente en la dirección Z de la muestra. Utilice una máquina de prensado a velocidades de deformación intermedias de 0,05 a 0,1 segundos inversos, aplicando las deformaciones predeterminadas. Mantenga la presión durante un minuto.

Retire el molde de la máquina prensa. Coloque el anillo de acero sobre la parte inferior del cuerpo del molde y devuelva el molde a la prensa. Después de invertir el molde, aplique presión lentamente hasta que el émbolo empuje las muestras densificadas fuera del orificio D y retire el molde de la prensa.

Retire las muestras de titanio densificadas del molde de acero. Finalmente, lave las muestras densificadas dos veces con 10 mililitros de solución salina tamponada con fosfatos ECCOs en un vaso de precipitados y séquelas al aire durante la noche a temperatura ambiente sobre una bancada limpia. La estructura porosa del titanio obtenida mediante la técnica convencional de congelación direccional muestra una alineación direccional de los poros con poros de forma irregular debido al crecimiento dendrítico de la cafeína.

Durante la congelación de la muestra a partir de la colada dinámica por congelación, se observan poros casi esféricos con distribución aleatoria de los mismos; sin embargo, la forma de los poros se aplanan conforme aumenta el grado de densificación, y los poros casi desaparecen en la densificación más alta debido a que los poros vecinos entran en contacto entre sí. Cuatro especímenes con porosidades variables muestran diferentes alturas iniciales antes de la densificación y alturas casi idénticas después de la densificación. Tanto los dientes como el titanio poroso mostraron un comportamiento rápido de liberación de GFP, con un efecto inicial de liberación súbita, liberándose la mayor parte dentro de una semana.

El titanio poroso densificado muestra una liberación continua de hasta un mes, mostrando claramente GFP en la superficie incluso después de un mes. Para el andamio con un núcleo más denso, la parte externa se acortó mediante mecanizado mecánico. La imagen de micro-TC después de la densificación selectiva de la parte interna más alta muestra las partes interna y externa del andamio con diferentes porosidades; el titanio poroso con partes externa más alta e interna más baja da como resultado una parte externa más densa tras la densificación, en la que la porosidad de la parte externa se redujo mientras que la parte interna conservó la porosidad inicial. Una vez dominado.

Esta técnica puede realizarse en 72 horas si se lleva a cabo correctamente tras un desarrollo. Esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de los biomateriales exploraran la factibilidad de fabricar metátesis con propiedades mecánicas controladas y fármacos relacionados para tratar lesiones de la médula espinal. Las implicaciones de esta técnica se extendieron hacia la terapia de lesiones espinales porque el andamio producido puede actuar como reemplazo artificial del disco con liberación controlada de fármacos.