Realizzazione di una sede a PCL Bioactive, "Self-fitting" Shape Memory Polymer Ponteggio

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di fabbricare un polimero a memoria di forma o un'impalcatura SMP in grado di adattarsi automaticamente a un difetto cranio maxillo-facciale irregolare al fine di promuovere l'osteointegrazione e la guarigione dell'OS. Ciò si ottiene formando prima un modello di sale fuso, utilizzando la colata a solvente e la polimerizzazione fotochimica del policaprolattone di acrl. Sopra il modello di sale forma un'impalcatura con la porosità altamente interconnessa richiesta per l'osteoconduttività.

In una seconda fase, l'impalcatura viene rivestita con polidopamina, che fornisce bioattività. Successivamente, l'impalcatura viene trattata con soluzione salina calda, che ne consente l'inserimento a pressione in un modello irregolare. Si ottengono risultati di difetti che mostrano autoadattamento, scarsa interconnettività e bioattività sulla base dei risultati dell'accoppiamento a pressione, dell'imaging al microscopio elettronico a scansione e della formazione in vitro di idrossiappetito.

Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti, come l'autoinnesto, è che l'adattamento conformabile ottenuto supporta in modo critico l'osteointegrazione e la guarigione ossea. A dimostrare questa procedura è Lindsey Nail, una ricercatrice dottoranda nel mio laboratorio. Per iniziare la preparazione dell'impalcatura, setacciare prima il cloruro di sodio attraverso un setaccio da 425 micron e trasferirne 1,8 grammi in una fiala di vetro da tre litri in quattro porzioni, aggiungere lentamente 146 milligrammi di acqua deionizzata alla fiala, mescolando con una spatola metallica.

Dopo ogni aggiunta, tappare la fiala, avvolgerla in un fazzoletto e posizionarla verticalmente in una provetta da centrifuga. Centrifugare la provetta per 15 minuti prima di stapparla e lasciare asciugare la soluzione all'aria per una notte. Dopo aver sintetizzato P-C-L-D-A come indicato nel protocollo di testo, preparare una soluzione macer contenente 150 milligrammi di P-C-L-D-A per millilitro di clorometano in una fiala di vetro, tappare la fiala, avvolgerla in un foglio e agitarla per un minuto.

Successivamente, preparare una soluzione fotoiniziatrice contenente 115 milligrammi di DMP in un millilitro di vinile, due Perone in una fiala di vetro. Ancora una volta, tappate la fiala, avvolgetela in un foglio di alluminio e fatela roteare per un minuto. Pipettare la soluzione del fotoiniziatore nella soluzione macer per ottenere una miscela al 15% in volume e agitare la fiala per un minuto.

Quindi, avvolgere la fiala contenente l'impalcatura di sale in un foglio di alluminio e aggiungere la miscela macer del fotoiniziatore fino a coprire il sale. Tappare la fiala, avvolgerla in un fazzoletto e posizionarla verticalmente in una provetta da centrifuga. Centrifugare la provetta per 10 minuti.

Quindi, rimuovere la pellicola, aprire la fiala ed esporre la soluzione alla luce ultravioletta per tre minuti. Quindi lasciare asciugare la soluzione all'aria durante la notte e fratturare il vetro per rimuovere la parte superiore della fiala usando una pinzetta. Trasferire l'impalcatura in una soluzione di etanolo acquoso uno a uno per quattro giorni, cambiando la soluzione ogni giorno.

Infine, rimuovere l'impalcatura SMP e asciugarla all'aria durante la notte. Per applicare prima il rivestimento di polidopamina, inserire un ago calibro 20 a metà dell'impalcatura SMP e quindi avvolgere un filo attorno al mozzo dell'ago. Immergere l'impalcatura in 200 millilitri di una soluzione di dopamina e mantenere il mozzo dell'ago sopra la soluzione ancorando il filo al bordo del becher.

Quindi, posizionare una siringa nel mozzo dell'ago e tirare lo stantuffo per rimuovere l'aria dall'impalcatura. Una volta completamente Degas, lasciare l'impalcatura sommersa per 16 ore. Rimuovere l'impalcatura dalla soluzione ed estrarre l'ago.

Quindi sciacquare l'impalcatura con acqua deionizzata e asciugarla in forno sottovuoto a temperatura ambiente per 24 ore. Posizionare l'impalcatura in un forno di essiccazione a 85 gradi Celsius per un'ora. Infine, rimuovere l'impalcatura e lasciarla raffreddare a temperatura ambiente.

Innanzitutto, preparare un modello di difetto perforando un vuoto irregolare con un diametro medio di circa sei millimetri in un foglio di plastica rigida di cinque millimetri di spessore. Quindi immergere l'impalcatura SMP in un becher di acqua deionizzata a circa 60 gradi Celsius per due minuti. Verifica che l'impalcatura sia notevolmente ammorbidita usando una pinzetta per manipolarne la forma.

Rimuovere l'impalcatura ammorbidita dall'acqua con una pinzetta e premerla a mano nel modello difettoso. Lasciare raffreddare l'impalcatura a temperatura ambiente e poi rimuoverla dal modello difettoso. Osserva la nuova forma temporanea fissa per visualizzare la colata, l'interconnettività e le dimensioni.

Per prima cosa, immergere l'impalcatura SMP nell'azoto liquido per un minuto usando una pinzetta. Quindi fratturare l'impalcatura lungo il centro con una lama di rasoio pulita. Quindi, fissare una delle metà dell'impalcatura con la superficie fratturata rivolta verso l'alto sul tavolino del campione.

Utilizzando nastro di carbonio, rivestire l'impalcatura con lega d'oro e platino a circa quattro nanometri di profondità. Caricare il campione nel SEM e quindi acquisire l'immagine a una tensione di accelerazione compresa tra 10 e 15 kilovolt. Caratterizzare la bioattività in vitro.

Per prima cosa tagliare a metà un'impalcatura SMP cilindrica lungo il bordo circolare utilizzando una lama pulita. Metti metà dell'impalcatura in un tubo contenente 30 millilitri di fluido corporeo simulato, quindi posiziona il tubo in un bagno d'acqua fisso a 37 gradi Celsius dopo 14 giorni. Rimuovere l'impalcatura dal tubo e lasciarla asciugare all'aria per 24 ore.

Quindi, fissare l'impalcatura con la superficie tagliata rivolta verso l'alto sul tavolino del campione di un microscopio elettronico utilizzando del nastro di carbonio. Quindi rivestire la superficie dell'impalcatura con lega d'oro e platino a circa quattro nanometri di profondità. Come in precedenza, caricare il campione nel SEM e acquisire l'immagine a una tensione di accelerazione compresa tra 10 e 15 kilovolt.

Un'impalcatura SMP diventa malleabile dopo il riscaldamento a 60 gradi Celsius e può essere montata all'interno di un modello difettoso. Dopo il raffreddamento a temperatura ambiente, l'impalcatura SMP viene rimossa e mantiene la sua nuova forma temporanea fissa. Nella micrografia elettronica a scansione dell'impalcatura SMP non rivestita sono mostrate la struttura dei pori e la morfologia altamente interconnessa.

La bioattività G dell'impalcatura SMP rivestita di polidopamina è dimostrata dalla formazione di idrossiapatite nei pori, come mostrato nella micrografia elettronica a scansione. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come preparare un'impalcatura polimerica bioattiva a memoria di forma autoadattante utilizzando un processo che prevede la colata con solvente su una lisciviazione di particolato di alcuni modelli di sale e l'applicazione di un rivestimento in polidopamina.