Name: המצאה של מכאני מתכוונן ויו מתכת פיגומים עבור יישומים ביו (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: למד לייצר פיגומי מתכת מתכווננים מכנית ליישומים ביורפואיים באמצעות יציקת הקפאה דינמית ודחיסה איזוסטטית. שיטה זו מאפשרת שחרור תרופות מתמשך ומותאמת להשתלות אורתופדיות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית החדשנות הטכנולוגית (מענק חוזה מס' 0037915, WPM Biomedical Materials-Implant Materials) והתוכנית לפיתוח טכנולוגיה אסטרטגית תעשייתית (מענק חוזה מס' 10045329, פיתוח שתל מותאם אישית עם מבנה נקבובי להחלפת עצם), במימון משרד המסחר, התעשייה והאנרגיה (MI, קוריאה), וחטיבת חומרי BK21 PLUS SNU לחינוך מנהיגים גלובליים יצירתיים (מענק חוזה מס. 21A20131912052).

1. ייצור של פיגומים מתכת נקבוביות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן slurries טי-ידי ערבוב אבקת camphene זמינה מסחרי Ti, camphene, וKD-4 לאחר שקילת הכמויות המתאימות של חומרים כמתואר בטבלה 1 לפיגומי Ti נקבוביים עם ארבע porosities הראשוני (40, 50, 60, ו -70). יוצקים את slurries לבקבוקי 500 מיליליטר פוליאתילן (PE) ולסובב את הבקבוקים על 55 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות בתנור שכדור-טחנה ליום 30 בסל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את slurries מבקבוקי PE לאלומיניום גלילי (אל) תבניות בקוטר של 60 מ&quot;מ וגובה של 60 מ&quot;מ. לאטום כל עובש אל עם להחליק את המכסה המתאים אל ולסובב את התבניות בתנור כדור-טחנה במהירות של 30 סל&quot;ד ב 55 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהמשך לכך, להקטין את הטמפרטורה של תנור כדור-הטחנה עד 44 מעלות צלזיוס, וברציפות לסובב את התבניות במהירות של 30 סל&quot;ד בטמפרטורה הקבועה של 44 מעלות צלזיוס במשך שעה 12. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוציא את התבנית מהכדוריתטחנת תנור לאחר בנוסף מסתובבת התבניות ב RT עבור שעה 1 לתהליך הקירור. הסר את הגוף הירוק טיטניום / camphene הקרושה מעובש אל באמצעות בוכנת אל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הגוף הירוק טיטניום / camphene הקרושה בשקית גומי ביד ולאטום את שקית הגומי לחלוטין על ידי קשירת הפה של השקית עם מחרוזת. מניחים את שקית הגומי במכל המים של מכונה קרה isostatic קשה (CIP) ולהחיל לחץ isostatic של 200 MPa במשך 10 דקות. הסר את הגוף הירוק הדחוס משקית הגומי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את הגוף הירוק טי-camphene לכור היתוך אלומינה ביד ומניח את כור ההיתוך במכונה הקפאת המייבש. להקפיא-לייבש את הגוף הירוק לעדן שלב camphene בגוף הירוק ב-- 40 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהמשך לכך, לסגור את כור ההיתוך עם להחליק את מכסה אלומיניום ומניח את כור ההיתוך הסגור בתנור ואקום (להלן 10 -6 Torr) ב RT. לאחר מכן, להעלות את הטמפרטורה של התנור ל1,300 מעלות צלזיוס בr חימוםאכלתי 5 מעלות צלזיוס / דקה ולהחזיק את הטמפרטורה ב1,300 מעלות צלזיוס במשך שעה 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הטיפול בחום, לשמור Ti הנקבובי sintered בכבשן ל6-7 שעות עד התנור הוא מקורר באופן מלא לRT. הערה: במהלך 6 שעות של תהליך הקירור, השיעור הממוצע של קירור התנור מעל 400 מעלות צלזיוס הוא ~ 15 ° C / דקות והשיעור הממוצע של קירור התנור מתחת 400 ° C היא ~ 2 מעלות צלזיוס / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במידת צורך, לחתוך את הבלוק של טי הנקבובי sintered לדגימות בצורת דיסק בקוטר של 16 מ&quot;מ דרך עיבוד פריקה חשמלית (EDM). 27 הערה: בהתאם לגודל של תבניות אל, בגודל של Ti הנקבובי sintered צריך להיות שונה בתהליך העיבוד (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים כוס זכוכית עם דגימות Ti נקבוביות בחיטוי ולעקר את הדגימות ב 121 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות. הסר את הדגימות מהחיטוי. שטוף את דגימות Ti נקבוביות במים מזוקקים פעמיים ולאחר מכן עם 70% אתנול פעמיים.לבסוף, לעזוב את Ti הנקבובי לתוך צלחת פטרי ואוויר יבש הדגימות ב RT על ספסל נקי תחת אור UV. </li></ol> 2. טובלים ציפוי של פיגומים עם סוכנים ביו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל את החלבון ירוק הקרינה המסחרית (GFP) מ1 מ&quot;ג / מיליליטר ל -100 מיקרוגרם / מיליליטר בספסל נקי על ידי ערבוב 1 מיליליטר של GFP עם 9 מיליליטר של הפתרון של Dulbecco בופר פוספט (DPBS, pH 7.4) ב- 10 מעוקר מ&quot;ל קלקר צינור (PS) כפי שצוין בטבלה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את Ti הצפוף או נקבובי המעוקרים ב 10 מיליליטר של תמיסה מדוללת GFP (100 מיקרוגרם / מיליליטר) על ידי הצבת דגימות Ti לתוך צינור PS עם פתרון ה- GFP ב RT והצבה על ספסל נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צינור PS בייבוש ואקום ולפנות את תא ייבוש במשך 10 דקות על מנת להבטיח את פתרון ה- GFP חודר את הנקבוביות של Ti הנקבובי בצורה יעילה יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את טיטניום הנקבובי מצינור PS באמצעות פינצטה. מניחים את Ti הנקבובי מצופה GFP לקוטר 10 סנטימטרים Peצלחת תלת ואוויר יבש O / N ב RT על ספסל נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את Ti הנקבובי פעמיים עם 10 מיליליטר של בופר פוספט של Dulbecco (DPBS) בכוס זכוכית, ולהעביר את Ti הנקבובי לתוך צלחת פטרי בקוטר 10 סנטימטרים באמצעות פינצטה ואוויר יבש ב RT על ספסל נקי. </li></ol> 3. ציפוף של פיגומים נקבוביים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את דגימות Ti נקבוביות מצופה GFP עם גבהים שונים בקוביית פלדה גלילית, והכנס את סט של אגרופים לתוך החורים העליונים ותחתונים של קוביית הפלדה (איור 3 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדחוס Ti הנקבובי בתוך ההרכבה למות פלדה ב RT בכיוון z של המדגם (איור 3 א) באמצעות מכונה עיתונות בשיעורי זן ביניים של 0.05 ~ 0.1 שניות -1 נגד קבוע מראש הזנים מיושמים מוצגים בטבלה 2. החזק את הלחץ 1 דקות לפני הפריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את דגימות Ti densified מלמות הפלדה. שטוף את דגימות densified פעמיים עם 10 מיליליטר של DPBSבכוס וO האוויר יבש / N ב RT על ספסל נקי. </li></ol> מבחן שחרור 4. פיגומים מצופים GFP <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את שלושה סוגים של דגימות (מצופה GFP צפוף Ti (לאחר שלבי 2), מצופה GFP-נקבובי Ti (לאחר שלבי 1 ו -2) ומצופה GFP densified הנקבובי Ti (לאחר צעדי 1-3)) ב 5 מיליליטר DPBS (pH 7.4) פתרון כלול בצינור PS מעוקר 10 מיליליטר ב 37 ° C על ספסל נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יניקה את כל פתרון DPBS מצינור אחד PS עם המדגם מצופה GFP ולחדש עם פתרון DPBS 5 מיליליטר חדש (pH 7.4) בעזרת פיפטה לפי הזמנים שנקבעו מראש של 1, 2, 3, 5, 8, 12, 15, 22 ו -29 ימים לאחר טבילה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את תמונות הקרינה של הדגימות מצופים GFP לפני טבילה (יום 0) ואחרי 22 יום הטבילה באמצעות ספקטרוסקופיה סריקת לייזר confocal (CLSM). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את עוצמת אות הקרינה של ה- GFP שוחרר בפתרון 1 מיליליטר מהסכום כולל של 5 מיליליטר פתרון DPBS נמשך מצינור אחד PS בסעיף 4.2 באמצעותספקטרוסקופיה UV באורך גל של 215 ננומטר. להמיר את ערך העצמה לריכוז של פתרון ה- GFP באמצעות העקומה סטנדרטית. הערה: לפני המדידה, לצייר העקומה סטנדרטית של פתרון ה- GFP על ידי מדידת עוצמת אות הקרינה של פתרון ה- GFP בטווח הריכוז של 0 ng / ml - 10 מיקרוגרם / מיליליטר. </li></ol> 5. המצאה של מדורגים פיגומים Ti נקבוביים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייצר בלוק של Ti הנקבובי sintered על ידי חזרה על שלב 1.1 לשלב 1.7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכונת בלוק Ti הנקבובי sintered לפי העיצובים שנקבעו מראש מבנה (למשל, הציור 5a ו5D) על ידי EDM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את דגימות Ti במכונה עם הפצת גובה בקוביית פלדה שבו הקוטר של טי הנקבובי הוא ~ 0.1 מ&quot;מ קטן יותר מאשר הקוטר של הקובייה והכנס סט של אגרופים לתוך החורים העליונים ותחתונים של קוביית הפלדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את השלבים 3.2 ו -3.3. </li></ol> 6. הנקבוביasurement של פיגומים Ti <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את המסה (מ &#39;ים) של פיגומי Ti. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הנפח לכאורה (V ים) על ידי מדידת אורך, רוחב וגובה של פיגומי Ti. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את נקבוביות באמצעות המשוואה הבאה: <img alt="משוואת 1" src="/files/ftp_upload/53279/53279eq1.jpg" /> כאשר P הוא מוחלט אחוז הנקבוביות, ρ Ti הוא הצפיפות התיאורטית של S טיטניום והמטר / V S הוא הצפיפות המדודה של המדגם. הערה: הנקבוביות של דגימות Ti יכול להאסף ישירות מתמונות microCT לאחר ההדמיה microCT מתבצעת באמצעות סורק טומוגרפיה-מחושב מיקרו. </li></ol>

<ol><li>Long, M., Rack, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Titanium+alloys+in+total+joint+replacement-a+materials+science+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Titanium alloys in total joint replacement-a materials science perspective.</a> Biomaterials. 19 (18), 1621-1639 (1998).</li>
<li>Niinomi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+metallic+materials+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Metall.+Mater.+Trans.+A%22%5BJournal%5D)">Recent metallic materials for biomedical applications.</a> Metall. Mater. Trans. A. 33 (3), 477-486 (2002).</li>
<li>Frosch, K. H., Stürmer, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metallic+biomaterials+in+skeletal+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Trauma%22%5BJournal%5D)">Metallic biomaterials in skeletal repair.</a> Eur. J. Trauma. 32 (2), 149-159 (2006).</li>
<li>Huiskes, R., Weinans, H., Van Rietbergen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+stress+shielding+and+bone+resorption+around+total+hip+stems+and+the+effects+of+flexible+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Orthop.+Relat.+Res%22%5BJournal%5D)">The relationship between stress shielding and bone resorption around total hip stems and the effects of flexible materials.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. 274, 124-134 (1992).</li>
<li>Kanayama, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+biomechanical+investigation+of+the+stability+and+stress-shielding+effect+of+lumbar+interbody+fusion+devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg.+Spine%22%5BJournal%5D)">In vitro biomechanical investigation of the stability and stress-shielding effect of lumbar interbody fusion devices.</a> J. Neurosurg. Spine. 93 (2), 259-265 (2000).</li>
<li>Jung, H. -D., Kim, H. -E., Koh, Y. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+and+evaluation+of+porous+titanium+scaffolds+with+3-dimensional+periodic+macrochannels+coated+with+microporous+TiO2%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Production and evaluation of porous titanium scaffolds with 3-dimensional periodic macrochannels coated with microporous TiO2.</a> 135, 897-902 (2012).</li>
<li>Jones, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+bone+ingrowth+into+porous+biomaterials+using+MICRO-CT%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Assessment of bone ingrowth into porous biomaterials using MICRO-CT.</a> Biomaterials. 28 (15), 2491-2504 (2007).</li>
<li>Li, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+ingrowth+in+porous+titanium+implants+produced+by+3D+fiber+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Bone ingrowth in porous titanium implants produced by 3D fiber deposition.</a> Biomaterials. 28 (18), 2810-2820 (2007).</li>
<li>Ahn, M. -K., Jo, I. -H., Koh, Y. -H., Kim, H. -E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+highly+porous+titanium+%28Ti%29+scaffolds+by+vacuum-assisted+foaming+of+titanium+hydride+%28TiH2%29+suspension%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Production of highly porous titanium (Ti) scaffolds by vacuum-assisted foaming of titanium hydride (TiH2) suspension.</a> Mater. Lett. 120 (1), 228-231 (2014).</li>
<li>Baas, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+pretreating+morselized+allograft+bone+with+rhBMP-2+and%2For+pamidronate+on+the+fixation+of+porous+Ti+and+HA-coated+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The effect of pretreating morselized allograft bone with rhBMP-2 and/or pamidronate on the fixation of porous Ti and HA-coated implants.</a> Biomaterials. 29 (19), 2915-2922 (2008).</li>
<li>Peng, L., Bian, W. -G., Liang, F. -H., Xu, H. -Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implanting+hydroxyapatite-coated+porous+titanium+with+bone+morphogenetic+protein-2+and+hyaluronic+acid+into+distal+femoral+metaphysis+of+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Chin.+J.+Traumatol.+%28English+Edition%29%22%5BJournal%5D)">Implanting hydroxyapatite-coated porous titanium with bone morphogenetic protein-2 and hyaluronic acid into distal femoral metaphysis of rabbits.</a> Chin. J. Traumatol. (English Edition). 11 (3), 179-185 (2008).</li>
<li>Reiner, T., Kababya, S., Gotman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+incorporation+within+Ti+scaffold+for+bone+ingrowth+using+Sol-gel+SiO2+as+a+slow+release+carrier%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci.+-+Mater.+Med%22%5BJournal%5D)">Protein incorporation within Ti scaffold for bone ingrowth using Sol-gel SiO2 as a slow release carrier.</a> J. Mater. Sci. - Mater. Med. 19, 583-589 (2008).</li>
<li>Lee, J. H., Kim, H. E., Shin, K. H., Koh, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+the+strength+and+biocompatibility+of+porous+titanium+scaffolds+by+creating+elongated+pores+coated+with+a+bioactive%2C+nanoporous+TiO2+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Improving the strength and biocompatibility of porous titanium scaffolds by creating elongated pores coated with a bioactive, nanoporous TiO2 layer.</a> Mater. Lett. 64, 2526-2529 (2010).</li>
<li>Li, J. C., Dunand, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+directionally+freeze-cast+titanium+foams%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of directionally freeze-cast titanium foams.</a> Acta Mater. 59 (1), 146-158 (2011).</li>
<li>Chino, Y., Dunand, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Directionally+freeze-cast+titanium+foam+with+aligned%2C+elongated+pores%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Directionally freeze-cast titanium foam with aligned, elongated pores.</a> Acta Mater. 56 (1), 105-113 (2008).</li>
<li>Kim, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+porous+titanium+scaffold+with+controlled+porous+structure+and+net-shape+using+magnesium+as+spacer%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+C%22%5BJournal%5D)">Fabrication of porous titanium scaffold with controlled porous structure and net-shape using magnesium as spacer.</a> Mater. Sci. Eng. C. 33 (5), 2808-2815 (2013).</li>
<li>Brentel, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histomorphometric+analysis+of+pure+titanium+implants+with+porous+surface+versus+rough+surface%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Oral+Sci%22%5BJournal%5D)">Histomorphometric analysis of pure titanium implants with porous surface versus rough surface.</a> J. Appl. Oral Sci. 14 (3), 213-218 (2006).</li>
<li>Buser, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+surface+characteristics+on+bone+integration+of+titanium+implants.+A+histomorphometric+study+in+miniature+pigs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res%22%5BJournal%5D)">Influence of surface characteristics on bone integration of titanium implants. A histomorphometric study in miniature pigs.</a> J. Biomed. Mater. Res. 25 (7), 889-902 (1991).</li>
<li>Cochran, D., Schenk, R., Lussi, A., Higginbottom, F., Buser, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+response+to+unloaded+and+loaded+titanium+implants+with+a+sandblasted+and+acid-etched+surface%3A+a+histometric+study+in+the+canine+mandible%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res%22%5BJournal%5D)">Bone response to unloaded and loaded titanium implants with a sandblasted and acid-etched surface: a histometric study in the canine mandible.</a> J. Biomed. Mater. Res. 40 (1), 1-11 (1998).</li>
<li>Young, D. R., Robb, R. A., Rock, M. G., Chao, E. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+periprosthetic+tissue+formation+around+a+porous+titanium+endoprosthesis+using+CT-based+spatial+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comput.+Assist.+Tomo%22%5BJournal%5D)">Analysis of periprosthetic tissue formation around a porous titanium endoprosthesis using CT-based spatial reconstruction.</a> J. Comput. Assist. Tomo. 18 (3), 461-468 (1994).</li>
<li>Spoerke, E. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bioactive+titanium+foam+scaffold+for+bone+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">A bioactive titanium foam scaffold for bone repair.</a> Acta Biomater. 1 (5), 523-533 (2005).</li>
<li>Jung, H. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+aligned+porous+Ti+scaffold+coated+with+bone+morphogenetic+protein-loaded+silica%2Fchitosan+hybrid+for+enhanced+bone+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+Part+B+Appl.+Biomater%22%5BJournal%5D)">Highly aligned porous Ti scaffold coated with bone morphogenetic protein-loaded silica/chitosan hybrid for enhanced bone regeneration.</a> J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 102 (5), 913-921 (2013).</li>
<li>Ryan, G. E., Pandit, A. S., Apatsidis, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+titanium+scaffolds+fabricated+using+a+rapid+prototyping+and+powder+metallurgy+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Porous titanium scaffolds fabricated using a rapid prototyping and powder metallurgy technique.</a> Biomaterials. 29 (27), 3625-3635 (2008).</li>
<li>Vasconcellos, L. M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+titanium+scaffolds+produced+by+powder+metallurgy+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Res%22%5BJournal%5D)">Porous titanium scaffolds produced by powder metallurgy for biomedical applications.</a> Mater. Res. 11 (3), 275-280 (2008).</li>
<li>Jung, H. D., Yook, S. W., Kim, H. E., Koh, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+titanium+scaffolds+with+porosity+and+pore+size+gradients+by+sequential+freeze+casting%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of titanium scaffolds with porosity and pore size gradients by sequential freeze casting.</a> Mater. Lett. 63 (17), 1545-1547 (2009).</li>
<li>Jung, H. -D., Jang, T. -S., Wang, L., Kim, H. -E., Koh, Y. -H., Song, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+strategy+for+mechanically+tunable+and+bioactive+metal+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Novel strategy for mechanically tunable and bioactive metal implants.</a> Biomaterials. 37, 49-61 (2015).</li>
<li>Tarng, Y. S., Ma, S. C., Chung, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+optimal+cutting+parameters+in+wire+electrical+discharge+machining%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Mach.+Tools+Manufact%22%5BJournal%5D)">Determination of optimal cutting parameters in wire electrical discharge machining.</a> Int. J. Mach. Tools Manufact. 35 (12), 1693-1701 (1995).</li>
<li>Jung, H. -D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Freeze+Casting+for+the+Production+of+Porous+Titanium+%28Ti%29+Scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+C%22%5BJournal%5D)">Dynamic Freeze Casting for the Production of Porous Titanium (Ti) Scaffolds.</a> Mater. Sci. Eng. C. 33 (1), 59-63 (2013).</li>
<li>Lee, J. -H., Kim, H. -E., Shin, K. -H., Koh, Y. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+the+strength+and+biocompatibility+of+porous+titanium+scaffolds+by+creating+elongated+pores+coated+with+a+bioactive%2C+nanoporous+TiO2%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Improving the strength and biocompatibility of porous titanium scaffolds by creating elongated pores coated with a bioactive, nanoporous TiO2.</a> Mater. Lett. 64 (22), 2526-2529 (2010).</li>
<li>Jung, H. -D., Yook, S. -W., Kim, H. -E., Koh, Y. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+titanium+scaffolds+with+porosity+and+pore+size+gradients+by+sequential+freeze+casting%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of titanium scaffolds with porosity and pore size gradients by sequential freeze casting.</a> Mater. Lett. 63 (17), 1545-1547 (2009).</li>
<li>Yook, S. -W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reverse+freeze+casting%3A+A+new+method+for+fabricating+highly+porous+titanium+scaffolds+with+aligned+large+pores%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Reverse freeze casting: A new method for fabricating highly porous titanium scaffolds with aligned large pores.</a> Acta Biomater. 8 (6), 2401-2410 (2012).</li>
<li>Yook, S. W., Yoon, B. H., Kim, H. E., Koh, Y. H., Kim, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Porous+titanium+%28Ti%29+scaffolds+by+freezing+TiH2%2Fcamphene+slurries%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Porous titanium (Ti) scaffolds by freezing TiH2/camphene slurries.</a> Mater. Lett. 62 (30), 4506-4508 (2008).</li>
<li>Yook, S. W., Kim, H. E., Koh, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+porous+titanium+scaffolds+with+high+compressive+strength+using+camphene-based+freeze+casting%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of porous titanium scaffolds with high compressive strength using camphene-based freeze casting.</a> Mater. Lett. 63 (17), 1502-1504 (2009).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

בעוד מערכות biometal היו בשימוש נרחב עבור יישומים ביו-רפואיים, במיוחד, כחומרי נושאות עומס, קשיחות גבוהה ופעילות ביולוגית נמוכה של מתכות כבר נחשב לאתגרים גדולים. במחקר זה, הקמנו את שיטת הייצור של מערכת מתכת חדשה, פיגום מתכת נקבובי densified שבו יש תכונות מכאניות biomimetic כמו גם משטח ביו עם בר קיימא התנהגות שחרור. היתרונות העיקריים של שיטת הייצור שלנו כוללים 1) לא חלה שינוי בשיטת יציקת ההקפאה דינמית הקודמת שבו אנו כבר פיתחנו, 28 2) שליטה על פרמטר מעלות אחד מציפוף-מנת לה...

בעוד בביו-חומרים מתכתיים היה בשימוש נרחב כשתלי עומס נושאות והתקני קיבוע פנימיים בגלל כוחם המעולה המכני והעמידות, 1-3 הם כרוכים שני אתגרים קריטיים: 1) חוסר התאמה מכאנית כי מתכות הן הרבה יותר נוקשה מאשר רקמות ביולוגיות, גרימת נזקים בלתי רצויים לרקמות הסובבות ו- 2) הפעילות הביולוגית נמוכה שלעתים קרובות תוצאות ממשק עני עם רקמות ביולוגיות, לעתים קרובות עוררו תגובות גוף זר (למשל, דלקת או פקקת). 4-6 פיגומי מתכת נקבוביים הוצעו לקדם ingrowth עצם במבנים, שיפור . קשר עצם שתל תוך השפעות מגן מתח מדוכאות בגלל הקשיחות מופחתת שלהם 7-9 יתר על כן, שינויי משטח שונים יושמו כדי לשפר את הפעילות הביולוגית של שתלים מתכתיים; שינויים כאלה כוללים ציפוי משטח המתכת עם מולקולות ביו (למשל, FAC הצמיחהtors) או תרופות (למשל, vancomycin, טטרציקלין). 10-12 עם זאת, בעיות כגון תכונות מכאניות מופחתות של פיגומי מתכת נקבוביים, ירידה בנוקשות והשחרור המהיר של שכבות הציפוי ביו נותרו לא פתורות. 13-16 סגסוגות בפרט, טיטניום (TI) וטי הן אחת ממערכות biometal הפופולריות ביותר בגלל תכונותיהם מכאניות מעולות, היציבות כימית, והתאמה ביולוגית טובה. 13,17-19 גם היישומים בצורת קצפם משכו עניין גוברת מפני 3D רשתות נקבוביות לקדם ingrowth עצם בנוסף לתכונות מכאניות כמו עצם. 20-22 נעשו מאמצים כדי לשפר את התכונות מכאניות על ידי פיתוח שיטות ייצור חדשים, כוללים שכפול של ספוג פולימרים, sintering של חלקיקי מתכת, אב טיפוס ודגמי שיטה (RP), ו שיטת בעל שטח על מנת לשלוט בתכונות השונות של הנקבוביות (למשל, חלק נקבובית,צורה, גודל, הפצה, וקישוריות) וחומר נכסים (למשל, שלב וטומאה מתכתיים). 23-25 ​​לאחרונה, ליהוק ההקפאה של תרחיף מתכת על בסיס מים זכו לתשומת לב רבה כדי לייצר צורות Ti משופרות מכאני עם נקבוביות מיושרות היטב מבנים על ידי ניצול צמיחת דנדריט קרח חד כיווני במהלך התמצקות; עם זאת, זיהום חמצן נגרמים על ידי מגע של אבקות מתכת עם מים דורש טיפול מיוחד כדי למזער embrittlement של פיגומי Ti. 14,15 לכן, פיתחנו גישה חדשה לבודת פיגומי Ti נקבוביים ביו ומכאני מתכונן. תחילה יש 25 הפיגומים מבנים נקבוביים עם נקבוביות של יותר מ -50%. הפיגומים נקבוביים המפוברק היו מצופים במולקולות ביו ולאחר מכן דחוס באמצעות עיתונות מכאנית שבמהלכו הנקבוביות הסופי, תכונות מכאניות ושחרור תרופת התנהגות היו בשליטת appliזן ed. שתלי Ti נקבוביים densified הראו נקבוביות נמוך עם כוח טוב למרות הקשיחות הנמוכה דומה לזה של עצם (3-20 GPA). 2 בגלל שכבת הציפוי, הפעילות הביולוגית של Ti הנקבובי densified השתפרה באופן משמעותי. יתר על כן, בגלל המבנים הנקבוביות שטוחים הייחודיים הנגרמים על ידי תהליך הציפוף, המולקולות ביו המצופה נראו להשתחרר בהדרגה מהפיגום, שמירה על יעילותם לתקופה ממושכת. במחקר זה, הצגנו שיטה הוקמה לפברק פיגומי Ti נקבוביים densified לשימוש פוטנציאלי ביישומים ביו-רפואיים. הפרוטוקול כולל ליהוק הקפאה דינמי עם slurries מתכת וציפוף של פיגומים נקבוביים. ראשית, לפברק פיגומי Ti נקבוביים עם משיכות טובות שיטת יציקת הקפאה הדינמית הוצגה כפי שמוצגת באיור 1 א. אבקת Ti פוזרה בcamphene הנוזלי; לאחר מכן, על ידי הפחתת הטמפרטורה,השלב הנוזלי היה הקרושה, וכתוצאה מכך ההפרדה בין שלב רשת אבקת טי וגבישי camphene מוצקים. בהמשך לכך, הגוף הירוק טי-camphene התגבש היה sintered בי אבקות Ti היו מרוכזים עם תמוכות Ti רציפות, ושלב camphene הוסר לחלוטין כדי להשיג מבנה נקבובי. הציפוי ותהליך הציפוף עם הפיגומים נקבוביים הושגו הועסקו, משתנים מידת הציפוף ונקבובי ראשוניים. שכבת הציפוי ו התנהגות השחרור היו דמיינו ולכמת באמצעות החלבון פלואורסצנטי הירוק (GFP) -coated Ti הנקבובי עם ובלי ציפוף לעומת Ti הצפוף מצופה GFP. לבסוף, פיגומי Ti מדורגים פונקציונלי שיש שני מבנים נקבוביים שונים הוצעו והפגינו על ידי שינוי מידת הציפוף של החלקים הפנימיים וחיצוניים של הפיגומים נקבוביים.

<table><tbody><tr><td>אבקת טיטניום</td><td>אלפא Aesar</td> <td># 42624-325</td> <td>רשת, 99.5% (על בסיס מתכות)</td></tr> <tr><td>Camphene</td><td>SigmaAldrich</td> <td># 456055</td><td>95%, C10H16</td></tr><tr><td>KD-4</td><td>Croda</td><td>&shy;</td><td>היפרמר, חומר פיזור פולימרי</td></tr><tr><td>תמיסת חיץ פוספט (PBS)</td><td>Welgene</td><td>ML 008-01</td><td>&shy;</td></tr><tr><td>חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP)</td> <td>Genoss Co.</td><td>-</td><td>>98% טוהר, 1 מ"ג/מ"ל</td></tr><tr><td>תנור טחנת כדורים</td><td>SAMHENUG ENERGY</td><td>SH-BDO150</td><td>&shy;</td></tr><tr><td>מייבש הקפאה</td><td>Ilshin Lab.</td><td>PVTFD50A</td> <td>וביישן;</td></tr><tr><td>מכונת לחיצה איזוסטטית קרה (CIP)</td><td>SONGWON SYSTEMS</td><td>CIP 42260</td><td>&shy;</td></tr><tr><td>תנור ואקום</td><td>JEONG MIN INDUSTRIAL</td><td>JM-HP20</td> <td>&shy;</td></tr><tr><td>מכונת צ'אג' חשמלית</td><td>FANUC robocut</td><td>0iB</td><td>שימוש חיצוני</td></tr><tr><td>מכונת עיתונות</td><td>CG& S</td><td>AJP-200</td> <td>וביישן;</td></tr><tr><td>ספקטרוסקופיה של סריקת לייזר קונפוקלית (CLSM)</td><td>Olympus</td><td>FluoView FV1000</td><td>שימוש חיצוני</td></tr></tbody></table>

המצאה של מכאני מתכוונן ויו מתכת פיגומים עבור יישומים ביו

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

מערכות ביו-מתכת היו בשימוש נרחב ליישומים ביו-רפואיים, בפרט, כחומרים נושאי עומס. עם זאת, האתגרים העיקריים הם קשיחות גבוהה ופעילות ביולוגית נמוכה של מתכות. במחקר זה, פיתחנו שיטה חדשה לייצור סוג חדש של פיגומי מתכת נקבוביים נקבוביים צפופים ביו-אקטיביים ואמינים מכנית. השיטה מורכבת משני תהליכי ייצור, 1) ייצור פיגומי Ti נקבוביים על ידי יציקת הקפאה דינמית, ו-2) ציפוי וצפיפות של הפיגומים הנקבוביים. שיטת יציקת ההקפאה הדינמית לייצור פיגומי Ti נקבוביים אפשרה צפיפות של פיגומים נקבוביים על ידי מזעור הזיהום הכימי והפגמים המבניים. תהליך הצפיפות ייחודי משלוש סיבות. ראשית, תהליך הצפיפות הוא פשוט, מכיוון שהוא דורש שליטה בפרמטר אחד בלבד (מידת הצפיפות). שנית, הוא יעיל, מכיוון שהוא משיג שיפור מכני ושחרור בר-קיימא של ביומולקולות מפיגומים נקבוביים. שלישית, יש לו יישומים רחבים, מכיוון שהוא ישים גם לייצור פיגומים נקבוביים מדורגים פונקציונלית על ידי מתח משתנה מרחבית במהלך הצפיפות.

תהליך הייצור המשמש לייצור פיגומי Ti נקבוביים מתואר באיור 1 א. אבקת TI היא המשיכה מפוזרת בצורה הומוגנית בcamphene ידי סיבוב מתמשך של המכל על 44 מעלות צלזיוס במשך שעה 12 ו, בעוד camphene הנוזל התגבש באופן מלא, ניתן למזער כל משקעים של אבקת Ti כבדה יחסית. כתוצאה מכך, הגוף הירוק טי-camphene הומוגנית הופק באמצעות תהליך ליהוק הקפאה הדינמי כפי שמוצג באיור 1, שבו 3-ממדי נקבוביות camphene גדול קשור מוקפים שלב אבקת Ti (איור 1 ג). עם זאת, הסי...

פיגומי מתכת ביו-אקטיביים ואמינים מכנית יוצרו בשיטה המורכבת משני תהליכים, יציקת הקפאה דינמית לייצור Ti נקבובי, וציפוי וצפיפות של פיגומי Ti. תהליך הצפיפות הוא פשוט, יעיל וישים לייצור פיגומים מדורגים פונקציונלית.

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

המטרה הכללית של הליך זה היא לייצר פיגומים מתכתיים ביו-אקטיביים בעלי תכונות מכניות ניתנות לכיוון עבור יישומים ביו-רפואיים. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום השתלים האורתופדיים, כגון ההיתכנות של פיגום מתכתי בעל תכונות מכניות ניתנות לכיוון המסוגל להוביל תרופות. שיטת התהליך זו פשוטה מכיוון שהיא דורשת בקרה אחת בלבד.הפרמטרים מובילים הן לשיפור מכני והן לשחרור תרופות בר-קיימא, ומאפשרים ייצור של נקבוביות פונקציונליות. ראשית, ערבבו את הכמויות המתאימות של אבקת טיטניום, קפאין ו-KD four עבור פיגומים של טיטניום נקבובי בעלי ארבע נקבוביות ראשוניות בתוך בקבוקי פוליאתילן של 500 milliliters. סובבו את הבקבוקים בתנור כדורית (ball mill oven) במהירות של 30 RPM בטמפרטורה של 55 °C למשך 30 דקות. שפכו את התמיסות מהבקבוקי הפוליאתילן אל תוך תבניות אלומיניום גליליות בעלות קוטר וגובה של 60 millimeters.לאחר איטום כל תבנית אלומיניום באמצעות כיסוי אלומיניום, סובב את התבניות בתנור כדורית (ball mill oven) במהירות של 30 RPM בטמפרטורה של 55 °C למשך 10 דקות. לאחר מכן, הנמך את הטמפרטורה של תנור הכדורית ל-44 °C וסובב את התבניות ברציפות במהירות של 30 RPM ובטמפרטורה של 44 °C למשך 12 שעות. לאחר קירור התבניות באמצעות סיבוב בטמפרטורת החדר למשך שעה אחת, הוצא אותן מתנור הכדורית.לאחר מכן, הוצא את גוף הירוק (green body) המוצק של טיטניום-קפאין מכל תבנית אלומיניום באמצעות דחפן אלומיניום. לאחר מכן, הנח את גוף הירוק המוצק של טיטניום-קפאין בתוך שקית גומי ואטום את השקית לחלוטין על ידי קשירתה בחוט.הניחו את שקית הגומי במיכל המים של מכונת דחיסה איזוסטטית קרה והפעילו לחץ איזוסטטי של 200 megapascals למשך 10 דקות. לאחר הוצאת שקית הגומי מהמכונה, הוציאו את הגוף הירוק הדחוס משקית הגומי. העבירו את הגוף הירוק של הטיטניום-קפאין לכור של Illumina.הניחו את כור ההיתוך במכשיר לייבש קיפאון (Freeze dryer) והקפיאו לייבוש את הגוף הירוק כדי להסביג את פאזת הקפאין בטמפרטורה של 40- מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. לאחר ייבוש הקיפאון, סגרו את כור ההיתוך באמצעות זכוכית כיסוי של Illumina. הניחו את כור ההיתוך הסגור בתנור ואקום בטמפרטורת החדר.לאחר מכן העלו את טמפרטורת הכבשן ל-1300 °C בקצב חימום של 5 °C לדקה. דגימות של גוף ירוק שיבשו באוויר הן בדרך כלל חלשות ועשויות לקרוס. יש לנקוט משנה זהירות במהלך הטיפול.לאחר השהייה בטמפרטורה של 1300 degrees Celsius למשך שעתיים, השאירו את הטיטניום נקבובי הממורכז בתנור למשך שש עד שבע שעות עד שיתקרר התנור לחלוטין לטמפרטורת החדר. לאחר הוצאת הדגימות מהתנור, בצעו עיבוד מכני של הדגימות ליצירת דגימות קטנות יותר והעבירו אותן לכלי זכוכית (beaker). הניחו את הכלי באוטוקלבה ועקרו את הדגימות בטמפרטורה של 121 degrees Celsius למשך 15 דקות.עם סיום הפעולה, שטפו את הדגימות הסטריליות פעמיים במים מזוקקים ופעמיים ב-70% ethanol. לאחר מכן, הניחו את הטיטניום נקבובי בתוך צלחת פטרי וייבשו את הדגיים באוויר בטמפרטורת החדר תחת תאורת UV. בשלב זה, דללו חלבון פלואורסצנציה ירוק או GFP לריכוז של 100 µg/mL על ידי ערבוב של 1 mL עם 9 mL של תמיסת phosphate buffered saline של ECCOs. בתוך מבחנה פוליסטירן סטרילית של 50 mL, טבלו את הטיטניום נקבובי בתמיסת ה-GFP המדוללת בטמפרטורת החדר.לאחר מכן, העבירו מיד את הדגימה למייבש ואקום (vacuum desiccator) ושאבו את האוויר מהמייבש למשך 10 דקות. כדי להבטיח שמי solução ה-GFP תחלחל למנקבי הטיטניום הפורוסי ביעילות רבה יותר, הוציאו את כלי הזכוכית מהמייבש. לאחר מכן, הוציאו את הטיטניום הפורוסי מכלי הזכוכית באמצעות פינצטה.הניחו את הטיטניום נקבובי המצופה ב-GFP בתוך צלחת פטרי בקוטר 10 סנטימטרים והניחו לו להתייבש באוויר למשך לילה בטמפרטורת החדר בתוך תא עבודה סטרילי (clean bench); למחרת, שטפו את הטיטניום הנקבובי פעמיים עם 10 מיליליטר של ECCOs phosphate buffered saline בתוך כלי זכוכית. לאחר מכן, העבירו את הטיטניום הנקבובי אל צלחת פטרי בקוטר 10 סנטימטרים באמצעות פינצטה והניחו לו להתייבש באוויר למשך לילה בטמפרטורת החדר בתא עבודה סטרילי. לאחר מכן, הניחו את דגימות הטיטניום הנקבובי המצופות ב-GFP בגבהים שונים בתוך תבנית פלדה גלילית, והכניסו סט של מחוררים (punches) לחורי העליון והתחתון של תבנית הפלדה.דחסו את הטיטניום נקבובי בתוך מכל התבנית מפלס בטמפרטורת החדר בכיוון Z של הדגימה. השתמשו במכונת לחיצה בקצבי מאמץ ביניים של 0.05 עד 0.1 inverse seconds מול המאמצים המופעלים שנקבעו מראש. השאירו את הלחץ למשך דקה אחת.הוציאו את התבנית ממכונת הלחיצה. הניחו את טבעת הפלדה על תחתית גוף התבנית והחזירו את התבנית למכונת הלחיצה. לאחר היפוך התבנית, הפעילו לחץ באיטיות עד שהבוכנה תדחף את הדגימות הדחוסות החוצה מחור ה-D והוציאו את התבנית מהמכונה.הוציאו את דגימות הטיטניום שעברו דחיסה מהתבנית פלדה. לבסוף, שטפו את הדגימות הדחוסות פעמיים עם 10 milliliters של phosphate buffered saline מבית ECCOs בתוך כוס כימית, והניחו להן להתייבש באוויר למשך לילה בטמפרטורת החדר על גבי בנץ' נקי. מבנה הנקבים בטיטניום שהוכן בשיטת freeze casting קונבנציונלית מראה יישור נקבים כיווני עם נקבים בעלי צורה לא סדירה, וזאת בשל הגדילה הדנדריטית של הקפאין.במהלך הקפאת הדגימה בשיטת יציקה בהקפאה דינמית (dynamic freeze casting), נצפים נקבוביות כמעט ספריות עם התפלגות נקבוביות אקראית; צורת הנקבוביות הופכת שטוחה יותר ככל שדרגת הדחיסות עולה, והנקבוביות כמעט ונעלמות בדחיסות הגבוהה ביותר מכיוון שנקבוביות שכנות באות במגע זו עם זו. ארבעה דגימות בעלות נקבוביות משתנות הראו גבהים ראשוניים שונים לפני הדחיסות וגבהים כמעט זהים לאחר הדחיסות. נמצא כי הן השקעים והן הטיטניום הנקבובי מפגילים התנהגות של שחרור מהיר של GFP, עם אפקט של פריצה ראשונית שבה רוב החומר משתחרר בתוך שבוע אחד.טיטניום נקבובי דחוס מראה שחרור רציף עד חודש אחד, כאשר GFP נראה בבירור על פני השטח גם לאחר חודש. עבור הפיגום בעל הליבה הדחוסה יותר, החלק החיצוני קוצר באמצעות עיבוד מכני. תמונת ה-micro CT לאחר דחיסה סלקטיבית של החלק הפנימי הגבוה יותר מראה את החלקים הפנימיים והחיצוניים של הפיגום עם נקבוביות שונות; טיטניום נקבובי עם חלקים חיצוניים גבוהים יותר וחלקים פנימיים נמוכים יותר מוביל לחלק חיצוני דחוס יותר לאחר הדחיסה, שבו הנקבוביות של החלק החיצוני הופחתו בעוד שהחלק הפנימי שימר את הנקבוביות הראשוניות לאחר השליטה בתהליך.ניתן לבצע טכניקה זו בתוך 72 שעות אם היא מבוצעת כראוי לאחר פיתוח. טכניקה זו סללה את הדרך עבור חוקרים בתחום הביומטריאלים לבחון את ההיתכנות של ייצור מטא-מתכת בעלת תכונות מכניות משופרות ויכולות לשחרור תרופות לטיפול בפגיעות בעמוד השדרה. ההשלכות של טכניקה זו חוללות על הטיפול בפגיעות בעמוד השדרה, מכיוון שהפיגום המיוצר יכול לשמש כהחלפה מלאכותית של דיסק בשילוב עם מערכת להולכת תרופות.

fabrication-mechanically-tunable-bioactive-metal-scaffolds-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

אנו מציגים שני תהליכים עבור microfabrication של שבבי פולימרי נקבובי לעיבוד תלת ממדי התא. הראשון הוא הבלטות חם בשילוב עם תהליך אדי ריתוך ממס. השני משתמש בתהליך microthermoforming פיתחה לאחרונה בשילוב עם טכנולוגיית מעקב יון המוביל פישוט משמעותי של ייצור.

Microfabrication של שבב בגודל פיגומים לעיבוד תלת ממדי נייד

בסרטון הזה, נדגים טכניקות שינוי לשתלים מתכתיים נקבוביים כדי לשפר את הפונקציונליות שלהם ולשלוט בנדידת תאים. טכניקות כוללות פיתוח הדרגתיים נקבובית כדי לשלוט בתנועת תא ב3D וייצור של קרום במרתף מחקה כדי לשלוט בתנועת תא ב2-D. כמו כן, שיטה המבוססת על HPLC בשילוב שתל ניטור ב-vivo באמצעות ניתוח של חלבונים בדם מתוארת.

שינוי רב היקף של שתלים מתכתיים עם מילויים נקבוביים, Polyelectrolytes וניטורם העקיף<em&gt; בvivo</em

מיזוג הוא גישה יעילה ליצירת חומרים ביולוגיים עם מגוון רחב של מאפיינים ותכונות משולבות. על ידי חיזוי האינטראקציות מולקולריות בין חלבוני משי טבעי השונים, פלטפורמות סגסוגת חלבון חדשות משי משי עם גמישות מתכונן מכאנית, תגובה חשמלית, שקיפות אופטית, processability הכימי, פריקות ביולוגית, או יציבות תרמית יכולות להיות מתוכננות.

עיצוב פרוטאין משי משי חומרי סגסוגת עבור יישומים ביו

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק פיגומי nanofiber electrospun עם ארגון מדורג של סיבים ולחקור את היישומים שלהם בויסות מורפולוגיה תא / אורינטציה. הדרגתיים בכל קשורים לתכונות פיסיקליות וכימיות של פיגומי nanofiber מציע מגוון רחב של יישומים בתחום ביו-רפואיים.

Electrospun nanofiber פיגומים עם דרגות בארגון סיבים

פיגומים המסוגלים להתאים לפגמים בעצם הגולגולת-לסת (CMF) תוך הפגנת מוליכות אוסטאו-מוליכות ופעילות ביולוגית מעניינים. פרוטוקול זה מתאר הכנת פיגום זיכרון צורה המבוסס על פוליקפרולקטון דיאקרילט (PCL-DA) בשיטת שטיפת חלקיקים יציקת ממס (SCPL) המשתמשת בתבנית מלח התמזגה ויישום ציפוי פולידופמין ביו-אקטיבי.

ייצור של זיכרון מבוסס PCL יו, &quot;עצמית הולם&quot; צורת פולימר פיגום

טכניקת ייצור ביולוגי חדשנית פותחה כדי להנדס מבנים תלת מימדיים הדומים לתכונות האדריכליות, הרכיבים והתכונות המכניות של רקמת in vivo. טכניקה זו כוללת חומר קורבן שפותח לאחרונה, גומי BSA, המעביר תכונות מרחביות מפורטות, ומשחזר את ארכיטקטורות in vivo של מגוון רחב של רקמות.

תלת ממדי טכנולוגיה Biomimetic: רומן Biorubber יוצר מוגדרת מיקרו מאקרו בקנה מידה ארכיטקטורות ב הידרוג קולגן

בעבודה זו הוכנו פיגומי פולי (חומצה לקטית)/פוליאתילן גליקול (PLA/PEG) באמצעות שילוב של ערבוב נמס ושטיפה סלקטיבית. השיטה הנדונה כאן אפשרה לפתח פיגומים תלת שכבתיים על ידי שליטה רבה הן בנקבוביות והן בגודל הנקבוביות. התכונות המכניות הוערכו גם בסביבה פיזיולוגית.

קליל ידידותי לסביבת כביש לפברק פולי (החומצה לקטית) פיגומים עם גודל מדורג נקבובי

פרוטוקול זה משמש כקו מנחה מקיף כדי לבדות פיגומים ויה electrospinning עם הפולימר נמס במצב כתיבה ישירה. אנו באופן שיטתי המתווה את התהליך, להגדיר את הגדרות הפרמטר המתאים להשגת ארכיטקטורות יישוב לגרדום.

להמיס Electrospinning הכתיבה של פיגומים Poly(ε-caprolactone) תלת מימדי עם מורפולוגיות לשליטה עבור יישומי הנדסת רקמות

פיגומים הסחוס, נגזר decellularized יכול לשמש בדומה לפיגום כדי לתקן סחוס מדריך וכאמצעי לחדש רקמות osteochondral. מאמר זה מתאר את התהליך decellularization בפירוט ומספק הצעות להשתמש פיגומים אלו בהגדרות במבחנה.

ייצור של מטריקס הסחוס, נגזר Decellularized פיגומים

פרוטוקול זה מתאר את הייצור של polycaprolactone (PCL) נימה עם microspheres חומצה (PLA) polylactic מוטבע אשר מכילים decellularized מטריצות (DM) עבור הדפסת תלת-ממד של רקמות מבניות הנדסת מבנים.

הרומן תהליך הדפסת תלת-ממד Decellularized מטריצות

ליטוש פלזמה היא טכנולוגיית עיבוד פני שטח מבטיחה, המתאימה במיוחד להדפסה תלת מימדית של יצירות עבודה מסגסוגת טיטניום נקבוביות. הוא יכול להסיר אבקות מותכות למחצה ושכבות תחמוצת אבלטיבית, ובכך להפחית ביעילות את חספוס פני השטח ולשפר את איכות פני השטח.

ליטוש פלזמה כאפשרות ליטוש חדשה להפחתת חספוס פני השטח של סגסוגת טיטניום נקבובית להדפסה תלת-ממדית

למד לייצר פיגומי מתכת מתכווננים מכנית ליישומים ביורפואיים באמצעות יציקת הקפאה דינמית ודחיסה איזוסטטית. שיטה זו מאפשרת שחרור תרופות מתמשך ומותאמת להשתלות אורתופדיות.

המצאה של מכאני מתכוונן ויו מתכת פיגומים עבור יישומים ביו

גלה סרטונים נוספים