Method Article

Fabricage van een biologisch actief, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Steiger

DOI:

10.3791/52981

⸱

October 23rd, 2015

 ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, 2Department of Material Science and Engineering, Texas A&M University, 3Institute of Advanced Materials and Technology, University of Science & Technology Beijing

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Scaffolds die passen in cranio-maxillofaciale (CMF) botdefecten terwijl ze osteoconductiviteit en bioactiviteit vertonen, zijn interessant. Dit protocol beschrijft de bereiding van een shape memory scaffold op basis van polycaprolacton diacyraat (PCL-DA) met behulp van een solvent-casting particulate-leaching (SCPL) methode, waarbij een gefuseerd zout template wordt gebruikt en toepassing van een bioactieve polydopamine coating.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Weefselengineering is onderzocht als een alternatieve strategie voor de behandeling van kritisch-grote cranio-maxillofaciale (CMF) botdefecten. Essentieel voor het succes van deze aanpak is een scaffold dat conform kan passen binnen een onregelmatig defect en tegelijkertijd de vereiste afbreekbaarheid, poriëninterconnectiviteit en bioactiviteit heeft. Door de eigenschappen van hun vormherstel en fixiteit, kunnen shape memory polymer (SMP) scaffolds defect “zelfpassendheid” bereiken. Op deze manier, na blootstelling aan warme zoutoplossing (~60 ºC), zou de SMP scaffold modelleerbaar worden, waardoor het mogelijk is om het met de hand in een onregelmatig defect te drukken. Daaropvolgend afkoelen (~37 ºC) zou de scaffold terugbrengen naar zijn relatief stijve toestand binnen het defect. Om aan deze vereisten te voldoen, beschrijft dit protocol de voorbereiding van SMP scaffolds bereid via de fotochemische uitharding van biologisch afbreekbaar polycaprolacton diacrylaat (PCL-DA) met behulp van een oplosmiddel-casting deeltjes-uitwasmethode (SCPL). Een versmolten zoutsjabloon wordt gebruikt om poriëninterconnectiviteit te bereiken. Om bioactiviteit te realiseren, wordt een polydopaminecoating aangebracht op het oppervlak van de scaffold poriënwanden. Karakterisering van zelfpassende en vormgeheugen gedragingen, poriëninterconnectiviteit en in vitro bioactiviteit worden ook beschreven.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Momenteel beschouwd als de gouden standaard van cranio-maxillofaciale (CMF) botdefect behandelingen, is transplantatie van geoogst autologe transplantaten gehinderd door complexe enten procedures, donorplaats morbiditeit en beperkte beschikbaarheid 1. Een bijzonder probleem is het vormgeven en de vaststelling van de starre autograft stevig in het defect om osseointegratie te verkrijgen en graft resorptie te voorkomen. Tissue engineering is onderzocht als een alternatieve strategie om autografting en synthetische botvervangers (bv botcement) 2,3. Cruciaal voor het succes van een tissue engineering aanpak is een steiger met een bepaalde set eigenschappen. Ten eerste, om osseointegratie te bereiken, moet het schavot nauw contact met aangrenzend botweefsel 4 vormen. Het schavot moet ook osteoconductief zijn, waardoor celmigratie, diffusie van voedingsstoffen en neotissue depositie 4,5. Dit gedrag wordt algemeen bereikt met biologisch afbreekbare SCAffolds vertonen een sterk onderling verbonden poriën morfologie. Tenslotte moet het schavot bioactief zijn om integratie en binding bevorderen omliggende botweefsel 5.

Hier presenteren we een protocol bij een tissue engineering scaffold met deze eigenschappen te bereiden. Belangrijk is dat deze scaffold vertoont het vermogen tot "zelf-fit" in onregelmatige CMF beschadigingen als gevolg van het vormgeheugen gedrag 6. Thermoresponsieve vormgeheugen polymeren (SMP) is bekend dat vormverandering ondergaan bij blootstelling aan hitte 7,8. SMP bestaan ​​uit "netpoints" (dwz chemische of fysische verknopingen) waar de vaste vorm en "switching segmenten", die de tijdelijke vorm te behouden en te herstellen van de permanente vorm te bepalen. De schakelsegmenten vertonen een thermische overgangstemperatuur (T trans) die behoren tot de glasovergang (Tg) of smeltovergang (Tm) van het polymeer. AlsHierdoor kunnen SMP's achtereenvolgens worden vervormd tot een tijdelijke vorm bij T> T trans, in de tijdelijke vorm bij T trans vaste en hersteld tot de vaste vorm bij T> T trans. Zo zou een SMP scaffold "self-fitting" als volgt 6 te bereiken binnen een CMF defect. Na blootstelling aan warme zoutoplossing (T> T trans), zou een SMP steiger kneedbaar geworden, waardoor een generiek bereid cilindrische steiger aan de hand gedrukt in een onregelmatige defect zijn, met terugwinning vorm bevorderen uitbreiding van de steiger om het defect grens. Na afkoelen (T trans), zou het schavot terugkeren naar zijn relatief stijvere toestand met de vorm vastheid handhaven van zijn nieuwe tijdelijke vorm in het defect. In dit protocol wordt een SMP scaffold bereid uit polycaprolacton (PCL), een biologisch afbreekbaar polymeer uitgebreid bestudeerd voor weefselregeneratie en andere biomedische toepassingen 9-11. Voor het geheugen vorm, the Tm van PCL dient als T trans- en varieert tussen 43 en 60 ° C, afhankelijk van het molecuulgewicht van de PCL 12. In dit protocol, de T trans (dwz T m) van de steiger is 56,6 ± 0,3 ºC 6.

Om osteoconductiviteit te bereiken, werd een protocol ontwikkeld om PCL-gebaseerde SMP steigers met sterk onderling verbonden poriën gebaseerd op een methode 6,13,14-solvent casting deeltjes-uitloging (SCPL) te maken. Polycaprolacton diacrylaat (PCL-DA) (Mn = ~ 10000 g / mol) werd gebruikt om snelle, fotochemische verknoping mogelijk te maken en werd opgelost in dichloormethaan (DCM) om oplosmiddel-gieten via zout sjabloon toe. Volgende fotochemische cure en verdamping van het oplosmiddel, werd het zout template verwijderd door uitspoeling in het water. De gemiddelde grootte van zout regelt steiger poriegrootte. Belangrijk is dat het zout template versmolten met water voorafgaand aan de oplosmiddel-gieten om porie interconnectivi bereikenty.

Bioactiviteit werd bijgebracht de SMP steiger door de in situ vorming van een polydopamine bekleding op poriewanden 6. Biologische activiteit wordt vaak ingebracht in scaffolds door de opname van glas of glaskeramiek vullers 15. Desalniettemin kunnen leiden tot ongewenste brosse mechanische eigenschappen te geven. Dopamine is aangetoond dat een hechtende, polydopamine dunne laag op allerlei substraten 16-19 vormen. In dit protocol werd het SMP scaffold onderworpen aan een licht basische oplossing (pH = 8,5) van dopamine een nanothick bekleding van polydopamine alle poriën wandoppervlakken 6 vormen. Naast de verbetering oppervlakte hydrofiliciteit voor betere celadhesie en spreiding is polydopamine aangetoond bioactieve wat betreft de vorming van hydroxyapatiet (HAp) na blootstelling aan gesimuleerde lichaamsvloeistof (SBF) 18,20,21 te zijn. In een laatste stap wordt het beklede scaffold blootgesteld aan een warmtebehandeling bij 85 ° C (T> T trans) whIch leidt tot verdichting schavot. Warmtebehandeling werd eerder opgemerkt essentieel voor het geheugen steiger vorm van gedrag te zijn, misschien te wijten aan PCL kristallijne domeinen reorganiseren om dichter 14.

We beschrijven tevens de werkwijzen om het zelf-fitting gedrag in een onregelmatige model defect kenmerkend vormgeheugen gedrag qua-stam gecontroleerde cyclische thermische mechanische compressietests (dwz vormherstel en vorm vastheid), poriën morfologie en in vitro bioactiviteit. Strategieën om steiger eigenschappen op maat worden ook gepresenteerd.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Synthesizing PCL-DA Macromeer

  1. Voer de acrylering reactie.
    1. Weeg 20 g PCL-diol (M n = ~ 10000 g / mol) in een 250 ml rondbodemkolf uitgerust met een met teflon bedekte magnetische roerstaaf.
    2. Los de PCL-diol in DCM.
      1. Voeg 120 mLlof DCM aan de kolf (concentratie = 0,17 g / ml).
      2. Plaats een rubber septum losjes in de hals van de kolf om drukopbouw te vermijden als behandeling verdamping van DCM.
      3. Roer oplossing ~ 30 min bij 250 rpm ~ volledig oplossen van het polymeer.
    3. Voeg ~ 6,6 mg 4-dimethylaminopyridine (DMAP) aan de oplossing en oplossen onder roeren.
    4. Plaats een rubber septum stevig in de hals van de fles. Laat de oplossing verder geroerd.
    5. Door het rubber septum voorzichtig zuiveren de kolf met N2 voor ~ 3 min met behulp van een positieve N2-druk naald inlaat en een open naaldals een uitlaatklep.
    6. Verwijder de N2 inlaat en uitlaat.
    7. Voeg 0,56 ml (4,0 mmol) triethylamine (Et3N) toegevoegd via een injectiespuit voorzien van een naald door het rubberen septum.
    8. Voeg 0,65 ml (8,0 mmol) acryloylchloride druppelsgewijs via een injectiespuit voorzien van een naald door het rubberen septum.
    9. Zet de N2 inlaat van de kolf en laat de inhoud geroerd onder positieve druk gedurende 2 N ~ 30 min.
    10. Verwarm een ​​oliebad tot 55 ° C.
    11. Na de toegekende ~ 30 min, verwijder de N2 inlaat en vervang het septum met een koeler.
    12. Dompel de kolf in de voorverwarmde oliebad.
    13. Laat de inhoud van de kolf roeren 20 uur.
    14. Na de toegekende 20 uur, verwijder de kolf uit het oliebad en laat de inhoud afkoelen tot kamertemperatuur.
    15. Met behulp van een rotatieverdamper verwijderd DCM oplosmiddel uit de kolf.
  2. Purify het ruwe PCL-DA product.
    1. Aan de kolf, voeg ~ 135 ml ethylacetaat en los het ruwe PCL-DA.
    2. Gravity Filtreer de oplossing door filtreerpapier in een schone 250 ml rondbodemkolf. (Opmerking: Solution kan verdikken op het filter papier, niet gemakkelijk passeren Als dat zo is, zorgvuldig toepassen milde warmte met een pistool verwarmen..)
    3. Met behulp van een rotatieverdamper verwijderd ethylacetaat oplosmiddel uit de kolf.
    4. Aan de kolf, voeg ~ 140 ml DCM en los het ruwe PCL-DA.
    5. Breng de inhoud van een 500 ml scheitrechter.
    6. Om de trechter, voeg 13,5 ml van 2 M kaliumcarbonaat (K 2 CO 3).
    7. Cap de trechter. Meng de twee lagen door het omkeren van de trechter en wervelende voorzichtig een of twee keer, de zorg om de druk via de kraan. Herhaal dit 3 keer.
    8. Plaats de dop met een laag Parafilm en laat het mengsel O / N (= 12 uur) te scheiden.
    9. Het verzamelen van de bodem, ofnische laag in een 250 ml erlenmeyer.
    10. Voeg ~ 5 g watervrij magnesiumsulfaat (MgSO4) aan de kolf en zwenk.
    11. Gravity filter het mengsel door kwalitatief filterpapier en in een schone 250 ml rondbodemkolf.
    12. Met behulp van een rotatieverdamper verwijderd DCM oplosmiddel uit de kolf.
    13. Droog onder hoog vacuüm om de resterende DCM verwijderen. (Let op: PCL-DA moet worden bewaard van het licht.)
    14. Bevestig acrylering met 1H NMR 22,23.

2. Voorbereiden van de SMP Steiger (figuur 1)

  1. Bereid de gesmolten zout template.
    1. Gebruik een 425 urn zeef natriumchloride (NaCl) deeltjes 460 ± 70 urn ~ diameter. (Let op: Gemiddeld deeltjesgrootte kan worden bevestigd van scanning elektronenmicroscopie [SEM] beelden met ImageJ software.) 14
    2. Aan een 3 ml glazen flesje (ID = 12,9 mm), voeg 1,8 g van het eerder gezeefd NaCl.
    3. Voeg langzaam in vier porties, 7,5 gewichts% (gebaseerd op het gewicht zout) DI water (0,146 g) aan het flesje. Meng met een metalen spatel na toevoeging van elke portie water.
    4. Cap het flesje, wikkel in het weefsel en plaats verticaal in een centrifugebuis. Centrifugeer gedurende 15 minuten bij 3220 x g.
    5. Verwijder de dop en laat drogen aan de lucht O / N (~ 12 uur).
  2. In een nieuw glazen flesje, stelt een "oplossing van macromeren" door het combineren van 0,15 g PCL-DA per ml DCM. (NB:. Voor een steiger, ~ 1 ml oplossing worden bereid) Cap en meng de oplossing bij hoge snelheid op een vortex menger gedurende ~ 1 minuut.
  3. In een nieuw 3 ml glazen flesje, stelt een "foto-initiator solution" gebaseerd op 10 gew% 2,2-dimethoxy-2-fenylacetofenon (DMP) in 1-vinyl-2-pyrrolidon (NVP). Combineer in 1 ml NVP 0,115 g DMP. (NB: Voor een steiger, ~ 180 ul is vereist.) Cap, wikkel in aluminiumfolie (om licht te blokkeren) en meng de oplossing op hoge snelheid op een vortex mixergedurende ~ 1 minuut. (Opmerking: als opgesteld in geavanceerde, moet de oplossing worden gekoeld en beschermd tegen licht.)
  4. Wikkel de flacon met de macromeer oplossing (exclusief de dop) met aluminiumfolie (om licht te blokkeren) en voeg via pipet 15 vol% (gebaseerd op het totale volume van de macromeer oplossing) van de foto-initiator-oplossing. Cap en meng de oplossing op hoge snelheid op een vortex mixer voor ~ 1 min.
  5. Wikkel de flacon met het gesmolten zout template (exclusief de dop) met aluminiumfolie (om licht te blokkeren) en voeg via pipet de eerder bereide macromeer / initiator-oplossing (~ 0,6 ml of totdat de sjabloon is volledig bedekt).
  6. Cap het flesje, wikkel in het weefsel en plaats verticaal in een centrifugebuis. Centrifugeer gedurende 10 minuten bij 1260 xg om de oplossing van macromeren gehele sjabloon te verdelen.
  7. Verwijder de aluminiumfolie, Haal het beschermkapje van de flacon en blootstellen aan UV-licht (365 nm, 25 W) gedurende 3 min. Lucht drogen O / N.
  8. Verwijder de "zout bevatten scaffold "van de flacon met een pincet na het noteren en breken de bovenkant van het glazen flesje.
  9. In een bekerglas van 400 ml, bereiden ~ 200 ml van een water / ethanol oplosmiddel (1: 1 vol: vol).
  10. Handhaving van de steiger ondergedompeld in het water / ethanol oplosmiddel voor 4 dagen met dagelijkse oplosmiddel veranderingen.
  11. Verwijder de steiger van het oplosmiddel en de lucht drogen O / N.

3. Het toepassen Polydopamine Coating om SMP Steiger (figuur 1)

  1. In 400 ml beker voorzien van een met teflon bedekte roerstaaf, te bereiden ~ 200 ml van een dopamine hydrochloride-oplossing (2 mg / ml in 10 mM Tris buffer, pH = 8,5, 25 ° C). Roer bij ~ 150 tpm.
  2. Plaats een wegwerpnaald (lengte = 40 mm; gauge = 20) in de scaffold, ~ de helft van de afstand door het schavot. Wikkel een draad rond de naald hub.
  3. Dompel de steiger (de naaldnaaf boven het oppervlak oplossing) in de oplossing roeren van dopamine verankerd de draad aan de rand van de beker.
  4. Ontgas de steiger door het plaatsen van een spuit in de naald hub en het te gebruiken om de lucht te trekken uit het schavot. (Opmerking: ontgassing is voltooid wanneer geen lucht meer kan worden verwijderd en de oplossing volledig geïnfiltreerd de steiger.)
  5. Handhaaf de scaffold ondergedompeld in de oplossing roeren van dopamine 16 uur.
  6. Verwijder de steiger van de oplossing en verwijder de naald. Spoelen met gedeïoniseerd water en droog in een vacuümoven bij kamertemperatuur gedurende 24 uur.
  7. Plaats het scaffold in een 85 ° C oven gedurende 1 uur.
  8. Laat het schavot afkoelen tot kamertemperatuur. De uiteindelijke cilindrische steiger zal ~ 6 mm diameter x ~ 5 mm hoog zijn.

4. Evaluatie van "Self-fitting" Gedrag

  1. Bereid een "onregelmatige CMF defect model" met een vel van stijf kunststof waarvan de dikte ~ 5 mm. Gebruik een boor om een leegte in de kunststof plaat te maken met een gemiddelde diameter iets kleiner dan ~ 6 mm, zoals getoond in figuur 2A.
  2. In abEaker, warmte DI water (die het klinisch gebruik van zout) tot een temperatuur van -60 ° C.
  3. Plaats de steiger in de beker van ~ 60 ºC water. Gebruik een pincet om het schavot te duwen onder het wateroppervlak, waardoor alle gebieden aan het water. Doorgaan ~ 2 minuten of totdat het schavot is merkbaar verzacht (Figuur 2B).
  4. Verwijder de steiger van de beker en onmiddellijk op (met de hand) in het model defect.
  5. Laat afkoelen tot kamertemperatuur (~ 5-10 min) (figuur 2C).
  6. Haal uit het gebrek aan de nieuwe, tijdelijke vaste vorm en de terugkeer van de relatief stijve toestand (figuur 2D) te observeren.

5. Testen Vormgeheugen Gedrag

  1. Met een dynamisch mechanische analyse (DMA, bijvoorbeeld een TA Instruments Q800 zoals hierin gebruikt), voert een stam gecontroleerde cyclische thermische mechanische samendrukkingsproef op een steiger over twee cycli (N) vorm vastheid (Rf) te bepalen envormherstel (Rr) (figuur 3).
    1. Equilibreren tot 60 ° C (T hoog) gedurende 5 min.
    2. Comprimeren tot een maximale rek (ε m = 50%) bij 50% / min.
    3. Houden op ε m (5 min).
    4. Koel tot 25 ° C (T laag) en gedurende 10 min naar het tijdelijke vorm vast.
    5. Verwijder de belasting.
    6. Meet de ultieme spanning in de stress-vrije staat (ε u).
    7. Verwarm tot 60 ° C (T hoog) en gedurende 10 min aan de permanente vorm vasthouden.
    8. Meet de teruggewonnen stam (ε p).
    9. Hoewel nog steeds bij 60 ° C (T hoog), start de 2e cyclus (N = 2) Door samendrukken van de steiger tot 50% van de hoogte teruggewonnen na 1 cyclus (N = 1).
    10. Herhaal 5.1.3-5.1.8 Voor N = 2.
    11. Bereken Rf en R R N = 1 en 2 met behulp van de volgende vergelijkingen:
      Rf (N) = [ε u (N) / ε m] R r (N) = [ε m - ε p (N)] / [ε m - ε p (N -1)]

6. Visualiseren Poriegrootte en Pore interconnectiviteit

  1. Met behulp van scanning elektronenmicroscopie (SEM, bijvoorbeeld een FEI Quanta SEM zoals hierin gebruikt), acht de poriegrootte en poriën interconnectiviteit.
    1. Met behulp van een pincet om de SMP schavot te houden, onder te dompelen in vloeibare N 2 voor 1 min.
    2. Verwijder uit vloeibare N2 en breuk langs het midden van het schavot met een schoon scheermesje.
    3. Met behulp van koolstof tape aanbrengen één van de SMP steiger helften op het monsterpodium met de gebroken naar boven.
    4. Sputteren jas met Au-Pt (~ 4 nm).
    5. Leg beeld SEM in een aanbevolen versnellingsspanning van 10-15 kV (Figuur 4A).

7. Het testen van in vitro bioactiviteit

  1. In een 50 ml centrifugebuis, voeg ~ 30 ml 1X SBF 24.
  2. Het verkrijgen van een steiger in de originele, cilindrisch-gevormde vaste vorm. Snijd de steiger in de helft (over de cirkelvormige rand) met een schoon mes.
  3. Plaats een individuele steiger helft in de voorbereide centrifugebuis en dop.
  4. Handhaaf de buis bij 37 ° C in een waterbad onder statische omstandigheden zonder SBF veranderingen.
  5. Na 14 dagen, verwijder het skelet van het SBF en drogen gedurende 24 uur.
  6. Met behulp van koolstof tape aanbrengen het schavot op het monster podium met de gebroken naar boven.
  7. Sputteren jas met Au-Pt (~ 4 nm).
  8. Leg beeld SEM bij een regeprezen versnellingsspanning van 10-15 kV (Figuur 4B).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De resulterende PCL gebaseerde SMP steiger staat zichzelf passen in een model CMF defect (figuur 2). Na korte blootstelling aan warme zoutoplossing (~ 60 ° C), de cilindrische scaffold verzacht zodat de steiger handmatig worden geperst en uitbreiding in het model defect. Na afkoelen tot KT wordt het skelet bevestigd in de nieuwe tijdelijke vorm die wordt gehandhaafd bij verwijdering van het defect.

De vormgeheugen gedrag van een SMP steiger wordt gekwantificeerd door-stam be...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol beschrijft de bereiding van een polydopamine bekleed, PCL gebaseerde scaffold wiens eigen fitting gedrag, alsmede osteoinductiviteit en bioactiviteit, maakt het van belang bij de behandeling van onregelmatige CMF botdefecten. Aspecten van het protocol kan worden gewijzigd om verschillende schavot functies veranderen.

Het protocol begint met acrylering van een PCL-diol UV uitharding mogelijk. In de gerapporteerde voorbeeld de PCL-diol Mn ~ 10000 g / mol. Echter, door h...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs danken Texas A & M University Engineering en Experiment Station (TEE) voor de financiële ondersteuning van dit onderzoek. Lindsay Nagel erkent dankbaar steun van de Texas A & M University Louis Stokes Alliantie voor Minority Participatie (LSAMP) en de National Science Foundation (NSF) Graduate Research Fellowship Program (GRFP). Dawei Zhang dankzij de Texas A & M University Proefschrift Fellowship.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Polycaprolactone-diol (Mn ~ 10.000 g/mol)Sigma-Aldrich440752
Dichloromethaan (DCM)Sigma-AldrichD65100Gedroogd over 4A moleculaire zeef
4-dimethylaminopyridine (DMAP)Sigma-AldrichD5640
Triethylamine (Et3N)Sigma-AldrichT0886
AcryloylchlorideSigma-AldrichA24109
EthylacetaatSigma-Aldrich319902
Kaliumcarbonaat (K2CO3)Sigma-Aldrich209619
Watervrij magnesiumsulfaat (MgSO4)FisherM65
Natriumchloride (NaCl)Sigma-AldrichS9888
2,2-dimethoxy-2-fenyl acetofenon (DMP)Sigma-Aldrich196118
1-vinyl-2-pyrrolidon (NVP)Sigma-AldrichV3409
EthanolSigma-Aldrich459844
DopaminehydrochlorideSigma-AldrichH8502
Tris buffer (2mol/L)FisherBP1759Gebruikt bij 10 mM concentratie, pH = 8,5
ZeefVWR47729-972
UV-Transilluminator (365 nm, 25 W)UVP95-0426-02
CentrifugeEppendorf5810 R
Dynamische Mechanische Analyzer (DMA)TA InstrumentsQ800
High Resolution Sputtering CoaterCressington208HR
Scanning Electron Microscope (SEM)FEIQuanta 600

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Elsalanty, M. E., Genecov, D. G. Bone grafts in craniofacial surgery. Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2, 125-134 (2009).
  3. Hollister, S. J., et al. Engineering craniofacial scaffolds. Orthod Craniofacial Res. 8, 162-173 (2005).
  4. Albrektsson, T., Johansson, C. Osteoinduction, osteoconduction and osseointegration. Eur Spine J. 10, S96-S101 (2001).
  5. Blokhuis, T. J., Arts, J. J. C. Bioactive and osteoinductive bone graft substitutes: Definitions, facts and myths. Injury. 42, S26-S29 (1016).
  6. Zhang, D., et al. A bioactive “self-fitting” shape memory polymer scaffold with potential to treat cranio-maxillo facial bone defects. Acta Biomater. 10, 4597-4605 (2014).
  7. Lendlein, A., Kelch, S. Shape-memory polymers. Angew. Chem. Int. Ed. 41, 2034-2057 (2002).
  8. Hu, J., Zhu, Y., Huang, H., Lu, J. Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism, functionality, modeling and applications. Prog Polym Sci. 37, 1720-1763 (2012).
  9. Middleton, J. C., Tipton, A. J. Synthetic biodegradable polymers as orthopedic devices. Biomaterials. 21, 2335-2346 (2000).
  10. Sun, H., Mei, L., Song, C., Cui, X., Wang, P. The in vivo degradation, absorption and excretion of PCL-based implant. Biomaterials. 27, 1735-1740 (2006).
  11. Woodruff, M. A., Hutmacher, D. W. The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century. Prog Polym Sci. 35, 1217-1256 (2010).
  12. Wang, S., Lu, L., Gruetzmacher, J. A., Currier, B. L., Yaszemski, M. J. Synthesis and characterizations of biodegradable and crosslinkable poly(ε-caprolactone fumarate), poly(ethylene glycol fumarate), and their amphiphilic copolymer. Biomaterials. 27, 832-841 (2006).
  13. Zhang, D., Petersen, K. M., Grunlan, M. A. Inorganic-organic shape memory polymer (SMP) foams with highly tunable properties. ACS Appl Mater Interfaces. 5, 186-191 (2012).
  14. Zhang, D., Burkes, W. L., Schoener, C. A., Grunlan, M. A. Porous inorganic-organic shape memory polymers. Polymer. 53, 2935-2941 (2012).
  15. Van der Stok, J., Van Lieshout, E. M., El-Massoudi, Y., Van Kralingen, G. H., Patka, P. Bone substitutes in the Netherlands-a systematic literature review. Acta Biomater. 7, 739-750 (2011).
  16. Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings. Science. 318, 426-430 (2007).
  17. Hong, S., et al. Non-covalent self-assembly and covalent polymerization co-contribute to polydopamine formation. Adv Funct Mater. 22, 4711-4717 (2012).
  18. Ryu, J., Ku, S. H., Lee, H., Park, C. B. Mussel-inspired polydopamine coating as a universal route to hydroxyapatite crystallization. Adv Funct Mater. 20, 2132-2139 (2010).
  19. Lee, Y. B., et al. Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials. Biomaterials. 33, 8343-8352 (2012).
  20. Wu, C., Fan, W., Chang, J., Xiao, Y. Mussel-inspired porous SiO 2 scaffolds with improved mineralization and cytocompatibility for drug delivery and bone tissue engineering. J Mater Chem. 21, 18300-18307 (2011).
  21. Ku, S. H., Ryu, J., Hong, S. K., Lee, H., Park, C. B. General functionalization route for cell adhesion on non-wetting surfaces. Biomaterials. 31, 2535-2541 (2010).
  22. Schoener, C. A., Weyand, C. B., Murthy, R., Grunlan, M. A. Shape memory polymers with silicon-containing segments. J Mater Chem. 20, 1787-1793 (2010).
  23. Zhang, D., Giese, M. L., Prukop, S. L., Grunlan, M. A. Poly(ε-caprolactone)-based shape memory polymers with variable polydimethylsiloxane soft segment lengths. J Polym Sci Pol Chem. 49, 754-761 (2011).
  24. Kokubo, T., Takadama, H. How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity. Biomaterials. 27, 2907-2915 (2006).
  25. Murphy, W. L., Dennis, R. G., Kileny, J. L., Mooney, D. J. Salt fusion: an approach to improve pore interconnectivity within tissue engineering scaffolds. Tissue Eng. 8, 43-52 (2002).
  26. Yang, Q., Chen, L., Shen, X., Tan, Z. Preparation of polycaprolactone tissue engineering scaffolds by improved solvent casting/particulate leaching method. J Macromol Sci Phys. 45, 1171-1181 (2006).
  27. Madbouly, S. A., Kratz, K., Klein, F., Lüzow, K., Lendlein, A. Thermomechanical behaviour of biodegradable shape-memory polymer foams. 2009 MRS Spring Meeting, 1190, Mater Res Soc Symp Proc. (2009).
  28. Luo, X., Mather, P. T. Preparation and characterization of shape memory elastomeric composites. Macromolecules. 42, 7251-7253 (2009).
  29. Lendlein, A., Schmidt, A. M., Langer, R. AB-polymer networks based on oligo(ɛ-caprolactone) segments showing shape-memory properties. Proc Natl Acad Sci. 98, 842-847 (2001).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Shape Memory PolymerSolvent Casting Particulate LeachingPolycaprolactone DiacrylatePolydopamine CoatingSelf fitting ScaffoldPore InterconnectivityScanning Electron MicroscopyHydroxyapatite FormationCranio maxillofacial DefectBioactive Scaffold

Related Articles