Szybkie przygotowanie mieszanki inspirowanego biologicznie nanoskalowego hydroksyapatytu do zastosowań biomedycznych

Ogólnym celem niniejszej procedury jest szybkie, niezawodne i wygodne przygotowanie wysokiej jakości bioinspirowanych nanocząsteczek hydroksyapatytu. Metoda ta służy do otrzymywania nanoskalowego hydroksyapatytu — materiału o dużym znaczeniu naukowym i komercyjnym — dla badaczy opracowujących innowacyjne wyroby medyczne oraz powiązane technologie opieki zdrowotnej, w szczególności w zastosowaniach klinicznych.

Główną zaletą tej techniki jest to, że jest ona znacznie wygodniejsza niż tradycyjne reakcje miareczkowania, a jednocześnie zachowuje wszechstronność i powtarzalność wcześniej opublikowanych metod. Aby rozpocząć procedurę, należy dodać 3,705 g wodorotlenku wapnia do 500 mL wody dejonizowanej.

wodorotlenku do 500 mililitrów wody dejonizowanej. Następnie połącz 3,459 grama 85% wagowo wodnego kwasu fosforowego z 250 mililitrami wody dejonizowanej. Wlej roztwór fosforu do roztworu wodorotlenku wapnia, mieszając z prędkością około 100 mililitrów na sekundę.

Podczas przygotowywania odczynników ważne jest, aby zmierzyć wodorotlenek wapnia i kwas fosforowy jak najdokładniej w celu uzyskania optymalnych wyników. Ma to na celu uzyskanie początkowego stosunku molowego wapnia do fosforu jak najbliższego wartości 1,67. Przykryj mieszaninę folią laboratoryjną.

Mieszaninę należy mieszać przez jedną godzinę przy 400 rpm, a następnie pozostawić mieszaninę nHA do osadzenia się przez noc, aby uzyskać około pięciu gramów nanoskalowego hydroksyapatytu. Następnie należy odlać nadsącz.

Dodać 500 mililitrów wody dejonizowanej. Mieszać mieszaninę nHA przez jedną minutę przy 400 rpm. Następnie pozostawić mieszaninę do osadzenia na dwie godziny.

Powtórzyć ten proces płukania w odstępach dwugodzinnych, łącznie trzy razy. Pozostawić wypłukaną zawiesinę nHA do osadzenia się przez noc. Następnie odlać nadsącz i wysuszyć zawiesinę w temperaturze od 60 do 80 °C.

Po wyschnięciu materiału nHA, należy rozetrzeć nHA na drobny proszek za pomocą moździerza i tłuczka z agatu. Przenieś 2,5 grama zmielonego proszku nHA do tygla aluminiowego. Pozostały proszek zachowaj do późniejszej charakterystyki.

Spiekać proszek nHA w temperaturze 1000 °C przez dwie godziny, przy szybkości nagrzewania 10 °C na minutę. Po spiekaniu pozwolić nHA ostygnąć w piecu. Przygotowane proszki nHA przechowywać w deskrykatorze próżniowym w celu przeprowadzenia charakterystyki i dalszego wykorzystania.

Przeprowadzono charakterystykę spiekanych i niespiekanych proszków za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), TEM, fluorescencji rentgenowskiej (XRF) oraz FTIR. Z zastosowaniem tej metody przygotowano i scharakteryzowano nanokrystaliczny hydroksyapatyt. Transmisyjna mikroskopia elektronowa wykazała, że wymiary cząstek wynosiły około 50 nanometrów na 30 nanometrów.

Przy stosunku boków wynoszącym 1,7 dyfrakcja rentgenowska wykazała czystą fazę hydroksyapatytu z szerokimi pikiemami, co wskazuje na mały rozmiar krystalitów lub charakter amorficzny. Po spiekaniu wykryto obecność beta-fosforanu trójwapniowego, co świadczy o częściowym rozkładzie termicznym.

Piki proszku po spiekaniu były wszystkie ostrzejsze niż w przypadku próbki niespieczonej, co sugeruje wzrost wielkości krystalitów podczas spiekania. Formowanie się fazy hydroksyapatytu potwierdzono za pomocą FTIR ATR. W proszku niespieczonym zaobserwowano również pasma wody i węglanów.

Po spiekaniu pasma fosforanowe i hydroksylowe stają się ostrzejsze na wykresie absorbancji, co wskazuje na większą krystaliczność. Ilościową analizę chemiczną przeprowadzono metodą fluorescencji rentgenowskiej. Produkt nHA charakteryzował się wysoką czystością, wykazując jedynie śladowe ilości innych pierwiastków.

Ustalono, że molowy stosunek wapnia do fosforu wynosi 1,63, co było wartością nieco poniżej stechiometrycznej. W połączeniu z przesłankami o rozkładzie termicznym wynikającymi z danych dyfrakcji rentgenowskiej sugeruje to, że metoda ta prowadzi do powstania hydroksyapatytu z niedoborem wapnia. Po opracowaniu i optymalizacji procesu został on wykorzystany w szerokim zakresie projektów dotyczących wytwarzania innowacyjnych biomateriałów.

Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo dobrze rozumieć, w jaki sposób zastosować naszą metodę do szybkiej produkcji bioinspirowanego nanoskalowego hydroksyapatytu w swoim laboratorium. Ta nowa metoda stanowi znaczną poprawę zarówno pod względem szybkości, jak i względnej prostoty wytwarzania nanoskalowego hydroksyapatytu. Przewidujemy, że rozwiązanie to zostanie przyjęte przez przemysł w celu produkcji bioinspirowanego nanoskalowego hydroksyapatytu klasy medycznej do szerokiego zakresu zastosowań w medycynie, stomatologii i ochronie zdrowia konsumentów.