Produkcja bioaktywnego, opartego na PCL "samodopasowanego" rusztowania polimerowego z pamięcią kształtu

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest wytworzenie polimeru z pamięcią kształtu lub rusztowania SMP, które jest w stanie samodzielnie dopasować się do nieregularnego ubytku czaszkowo-szczękowo-twarzowego w celu wspomagania osteointegracji i gojenia OS. Osiąga się to poprzez uprzednie uformowanie stopionej soli za pomocą odlewania rozpuszczalnikowego i fotochemicznego utwardzania polikaprolaktonu di acrl. Nad szablonem soli tworzy rusztowanie o silnie połączonej porowatości wymaganej do przewodnictwa kostnego.

W drugim etapie rusztowanie jest pokryte polidopaminą, która zapewnia bioaktywność. Następnie rusztowanie jest traktowane ciepłą solą fizjologiczną, co pozwala na wciśnięcie go w nieregularny model. Uzyskuje się wyniki defektów, które wykazują samodopasowanie, słabe połączenia i bioaktywność na podstawie wyników dopasowania wtłaczanego, obrazowania w skaningowej mikroskopii elektronowej i tworzenia in vitro apetytu hydroksylowego.

Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak automatyczne przeszczepy, jest to, że uzyskane dopasowanie krytycznie wspomaga osteointegrację i gojenie kości. Demonstruje tę procedurę Lindsey Nail, doktorantka w moim laboratorium. Aby rozpocząć przygotowanie rusztowania, najpierw przesiej chlorek sodu przez sito o wielkości 425 mikronów i przenieś 1,8 grama do trzylitrowej szklanej fiolki w czterech porcjach, powoli dodaj 146 miligramów wody dejonizowanej do fiolki, mieszając metalową szpatułką.

Po każdym dodaniu należy zakryć fiolkę, zawinąć ją w chusteczkę i umieścić pionowo w probówce wirówkowej. Odwiruj probówkę przez 15 minut przed usunięciem i pozostawieniem roztworu do wyschnięcia na powietrzu przez noc. Po zsyntetyzowaniu P-C-L-D-A, jak wskazano w protokole tekstowym, przygotować roztwór macer zawierający 150 miligramów P-C-L-D-A na mililitr chlorometanu w szklanej fiolce, zakryć fiolkę, zawinąć ją w folię i wirować przez jedną minutę.

Następnie przygotuj roztwór fotoinicjatora zawierający 115 miligramów DMP w jednym mililitrze jednego winylu, dwa Perone w szklanej fiolce. Ponownie zakręć fiolkę, zawiń ją w folię i wiruj przez jedną minutę. Odpipetować roztwór fotoinicjatora do roztworu macera, aby uzyskać mieszaninę o stężeniu 15% objętości i wirować fiolkę przez jedną minutę.

Następnie zawiń fiolkę zawierającą rusztowanie solne w folię i dodaj mieszaninę macera z fotoinicjatorem, aż sól zostanie pokryta. Zakręć fiolkę, zawiń ją w chusteczkę i umieść pionowo w probówce wirówkowej. Wirować probówkę przez 10 minut.

Następnie usuń folię, odkręć fiolkę i wystawij roztwór na działanie światła ultrafioletowego przez trzy minuty. Następnie pozostaw roztwór do wyschnięcia na powietrzu przez noc, naciąć i rozbić szkło, aby usunąć górną część fiolki za pomocą pęsety. Przenieś rusztowanie w roztworze wody etylowej jeden do jednego na cztery dni, zmieniając roztwór codziennie.

Na koniec zdejmij rusztowanie SMP i wysusz je na powietrzu przez noc. Aby nałożyć powłokę polidopaminę, najpierw włóż igłę o rozmiarze 20 do połowy przez rusztowanie SMP, a następnie owiń drut wokół piasty igły. Zanurz rusztowanie w 200 mililitrach mieszającego roztworu dopaminy i utrzymuj piastę igły nad roztworem, zakotwiczając drut do krawędzi zlewki.

Następnie umieścić strzykawkę w piaście igły i pociągnąć tłok, aby usunąć powietrze z rusztowania. Po całkowitym odgazowaniu pozostaw rusztowanie zanurzone na 16 godzin. Zdjąć rusztowanie z roztworu i wyjąć igłę.

Następnie spłucz rusztowanie wodą dejonizowaną i wysusz je w piecu próżniowym w temperaturze pokojowej przez 24 godziny. Umieść rusztowanie w suszarce w temperaturze 85 stopni Celsjusza na godzinę. Na koniec zdejmij rusztowanie i pozwól mu ostygnąć do temperatury pokojowej.

Najpierw przygotuj model defektu, wiercąc nieregularną pustkę o średniej średnicy około sześciu milimetrów w arkuszu sztywnego tworzywa sztucznego o grubości pięciu milimetrów. Następnie zanurz rusztowanie SMP w zlewce z dejonizowaną wodą o temperaturze około 60 stopni Celsjusza na dwie minuty. Sprawdź, czy rusztowanie jest zauważalnie zmiękczone, używając pęsety do manipulowania jego kształtem.

Wyjmij zmiękczone rusztowanie z wody za pomocą pęsety i wciśnij je ręcznie w model z wadą. Poczekaj, aż rusztowanie ostygnie do temperatury pokojowej, a następnie usuń je z wadliwego modelu. Obserwuj nowy, stały tymczasowy kształt, aby zobrazować nalewanie, wzajemne połączenia i rozmiar.

Najpierw zanurz rusztowanie SMP w ciekłym azocie na jedną minutę za pomocą pęsety. Następnie rozbij rusztowanie wzdłuż środka czystą żyletką. Następnie przymocuj jedną z połówek rusztowania tak, aby pęknięta powierzchnia była skierowana do góry na stolik na próbkę.

Za pomocą taśmy węglowej napyl rusztowanie stopem złota i platyny na głębokość około czterech nanometrów. Załaduj próbkę do SEM, a następnie uchwyć obraz przy przyspieszającym napięciu od 10 do 15 kilowoltów. Scharakteryzowanie bioaktywności in vitro.

Najpierw przetnij cylindryczne rusztowanie SMP na pół w poprzek okrągłej krawędzi za pomocą czystego ostrza. Umieść połowę rusztowania w probówce zawierającej 30 mililitrów symulowanego płynu ustrojowego, a następnie po 14 dniach umieść probówkę w stacjonarnej łaźni wodnej o temperaturze 37 stopni Celsjusza. Zdejmij rusztowanie z rury i pozostaw do wyschnięcia na powietrzu przez 24 godziny.

Następnie przymocuj rusztowanie powierzchnią cięcia skierowaną do góry na stoliku na próbkę mikroskopu elektronowego za pomocą taśmy węglowej. Następnie napyl powierzchnię rusztowania stopem złota i platyny na głębokość około czterech nanometrów. Tak jak poprzednio, załaduj próbkę do SEM i uchwyć obraz przy przyspieszającym napięciu od 10 do 15 kilowoltów.

Rusztowanie SMP staje się plastyczne po podgrzaniu w temperaturze 60 stopni Celsjusza i może być zamontowane w modelu wadliwym. Po schłodzeniu do temperatury pokojowej rusztowanie SMP jest demontowane i zachowuje swój nowy, stały, tymczasowy kształt. Na skaningowym mikroskopie elektronowym niepowlekanego rusztowania SMP pokazano strukturę porów i wysoce powiązaną morfologię.

Bioaktywność G rusztowania SMP pokrytego polidopaminą wykazuje się poprzez tworzenie hydroksyapatytu w porach, jak pokazano na skaningowym mikroskopie elektronowym. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przygotować bioaktywne, samodopasowane rusztowanie polimerowe z pamięcią kształtu, wykorzystując proces polegający na wylewaniu rozpuszczalnikiem na kilka matryc solnych, wypłukiwaniu cząstek stałych i nakładaniu powłoki polidopaminy.