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

Het algemene doel van het volgende experiment is om een shape memory polymer of SMP-scaffold te fabriceren dat zichzelf kan aanpassen in een onregelmatige cranio-maxillofaciale defect om OS osteo-integratie en genezing te bevorderen. Dit wordt bereikt door eerst een versmolten zoutsjabloon te vormen met behulp van oplosmiddelcasting en de fotochemische uitharding van polycaprolacton di acrl. Over het zoutsjabloon vormt zich een scaffold met de hoog intergeconnecteerde porositeit die nodig is voor osteogeen geleidingsvermogen.

Als tweede stap wordt het scaffold bedekt met poly dopamine, wat bioactiviteit biedt. Vervolgens wordt het scaffold behandeld met warme zoutoplossing, waardoor het kan worden ingedrukt in een onregelmatig model. Defectresultaten worden verkregen die zelf aanpassing, slechte interconnectiviteit en bioactiviteit laten zien op basis van indrukresultaten, scanning elektronenmicroscopie beeldvorming en de in vitro vorming van hydroxyapatiet.

Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals autografting, is dat de conformiteit die wordt bereikt, osteo-integratie en botgenezing cruciaal ondersteunt. Dit proces wordt gedemonstreerd door Lindsey Nail, een PhD-student onderzoeker in mijn laboratorium. Om met de voorbereiding van het scaffold te beginnen, zeef eerst natriumchloride door een 425 micron zeef en breng 1,8 gram ervan over in een glazen fles van drie liter in vier porties. Voeg langzaam 146 milligram gedeïoniseerd water toe aan de fles en meng met een metalen spatel.

Na elke toevoeging, dek de fles af, wikkel het in weefsel en plaats het verticaal in een centrifugebuis. Centrifugeer de buis gedurende 15 minuten voordat u de dop verwijdert en de oplossing een nacht laat drogen. Na het synthetiseren van P-C-L-D-A zoals aangegeven in het tekstprotocol, bereid een macer oplossing voor met 150 milligram P-C-L-D-A per milliliter chloor methaan in een glazen fles, dek de fles af, wikkel het in folie en vortex het gedurende een minuut.

Bereid vervolgens een foto-initiator oplossing voor met 115 milligram DMP in een milliliter één vinyl, twee Perone in een glazen fles. Dek de fles weer af, wikkel het in folie en vortex het gedurende een minuut. Pipet de foto-initiator oplossing in de macer oplossing om een 15% door volume mengsel te maken en vortex de fles gedurende een minuut.

Wikkeel vervolgens de fles met het zout scaffold in folie en voeg de foto-initiator macer mengsel toe totdat het zout bedekt is. Dek de fles af, wikkel het in weefsel en plaats het verticaal in een centrifugebuis. Centrifugeer de buis gedurende 10 minuten.

Verwijder vervolgens de folie, dek de fles af, en stel de oplossing bloot aan ultraviolet licht gedurende drie minuten. Laat de oplossing vervolgens een nacht drogen, score en breek het glas om de bovenkant van de fles te verwijderen met behulp van een pincet. Breng het scaffold over in een een-op-een water-ethanol oplossing gedurende vier dagen waarbij de oplossing dagelijks wordt vervangen.

Verwijder ten slotte het SMP-scaffold en laat het een nacht drogen. Om de poly dopamine coating toe te passen, steek eerst een 20 gauge naald halverwege het SMP-scaffold en wikkel vervolgens een draad rond de naaldhub. Dompel het scaffold onder in 200 milliliter van een roerende dopamine oplossing en houd de naaldhuid boven de oplossing door de draad aan de rand van de beker te bevestigen.

Plaats vervolgens een spuit in de naaldhuid en trek de plunjer om lucht uit het scaffold te verwijderen. Laat het scaffold gedurende 16 uur ondergedompeld. Verwijder het scaffold uit de oplossing en verwijder de naald.

Spoel het scaffold vervolgens af met gedeïoniseerd water en droog het in een vacuümoven op kamertemperatuur gedurende 24 uur. Plaats het scaffold in een droogoven gedurende één uur op 85 graden Celsius. Verwijder ten slotte het scaffold en laat het afkoelen tot kamertemperatuur.

Bereidt eerst een defectmodel voor door een onregelmatige holte met een gemiddelde diameter van ongeveer zes millimeter te boren in een vijf millimeter dikke laag stijf plastic. Dompel vervolgens het SMP-scaffold onder in een beker met gedeïoniseerd water op ongeveer 60 graden Celsius gedurende twee minuten. Test of het scaffold merkbaar is verzacht door het met behulp van pincet in vorm te brengen.

Verwijder het verzachtte scaffold uit het water met behulp van pincet en druk het met de hand in het defectmodel. Laat het scaffold afkoelen tot kamertemperatuur en verwijder het vervolgens uit het defectmodel. Observeer de nieuwe vaste tijdelijke vorm om poor, interconnectiviteit en grootte te visualiseren.

Dompel eerst het SMP-scaffold een minuut lang in vloeibaar stikstof met behulp van pincet. Brek vervolgens het scaffold in het midden met een schone scheermes. Fixeer vervolgens een van de scaffoldhelften met de gebroken oppervlakte naar boven op het monsterstadium.

Bedek het scaffold met koolstoftape en sputtercoat met goud en platinalegering tot ongeveer vier nanometer diepte. Laad het monster in de SEM en neem vervolgens de afbeelding op bij een versnellingsspanning van 10 tot 15 kilovolt. Om in vitro bioactiviteit te karakteriseren.

Snijd eerst een cilindrisch SMP-scaffold doormidden over de ronde rand met een schone kling. Plaats een helft van het scaffold in een buis met 30 milliliter gesimuleerd lichaamsvocht en plaats vervolgens de buis in een stationair waterbad op 37 graden Celsius gedurende 14 dagen. Verwijder het scaffold uit de buis en laat het 24 uur drogen.

Fixeer vervolgens het scaffold met de gesneden oppervlakte naar boven op het monsterstadium van een elektronenmicroscoop met behulp van koolstoftape. Sputtercoat vervolgens het scaffoldoppervlak met goud en platinalegering tot ongeveer vier nanometer diepte. Laad het monster opnieuw in de SEM en neem de afbeelding op bij een versnellingsspanning van 10 tot 15 kilovolt.

Een SMP-scaffold wordt mals bij verhitting op 60 graden Celsius en kan in een