Synteza nanokompozytów grafen-hydroksyapatyt do potencjalnych zastosowań w inżynierii tkanki kostnej

W niniejszej pracy wyjaśniono strategię wytwarzania nowych kompozytów nano hydroksyapatytu i nanowstążek grafenowych o przeciwnych orientacjach. Te biomateriały mają istotne znaczenie dla rozwoju rusztowań inżynierii tkanki kostnej. Jest to prosta synteza jednogarnkowa.

Jest to szybka, skuteczna i ekonomiczna metoda. Praca ta jest niezwykle istotna w kontekście leczenia urazów kości i związanych z nimi dolegliwości, w przypadku których większa regeneracja tkanki kostnej sprzyja szybkiemu gojeniu. Na początek zsyntetyzuj nieskazitelne nanocząstki hydroksyapatytu za pomocą 50 mililitrów mieszaniny reakcyjnej.

Kroplami dodawaj 25% wodorotlenku amonu, aby utrzymać pH około 10. Następnie mieszać mieszaninę reakcyjną przez naświetlanie ultradźwiękowe przez 30 minut. Pozostaw powstały roztwór do dojrzewania przez 120 godzin w temperaturze pokojowej, aż opadnie biały osad nanocząstek hydroksyapatytu.

Odzyskać nanocząstki hydroksyapatytu przez odwirowanie przy 1,398 x g przez pięć minut w temperaturze pokojowej. Trzykrotnie przemyć osad wodą dejonizowaną. Aby przygotować nanokompozyt nHAP/GNR, należy zastosować strategię kofunkcjonalizacji, należy rozpocząć od rozpuszczenia pięciu miligramów nanowstążek grafenowych w mieszaninie jednego molowego tetrahydratu azotanu wapnia i 0,67 molowego wodorofosforanu dwuamonu do 50 mililitrów objętości końcowej.

Podczas tej reakcji dodawaj kroplami 25% wodorotlenku amonu, aby utrzymać pH na poziomie około 10. Powstałą mieszaninę mieszać za pomocą ultradźwięków przez 30 minut. Po zakończeniu reakcji pozostawić roztwór w spokoju przez 120 godzin w temperaturze pokojowej aż do osiągnięcia dojrzałości.

Obserwuj, czy nie tworzy się galaretowaty osad nanocząstek hydroksyapatytu, który powleka nanowstęgi grafinowe, po czym osadza się biały osad nHAP/GNR. Przepłukać osad trzykrotnie przez odwirowanie przy 1,398 x g przez pięć minut w temperaturze pokojowej, a następnie ponownie rozproszyć w wodzie dejonizowanej. Aby zsyntetyzować nanokompozyty GNR/nHAP, należy zawiesić dostępne na rynku nanocząstki hydroksyapatytu w stężeniu pięciu miligramów na mililitr w 50 mililitrach wody dejonizowanej, uzupełnionej pięcioma miligramami nanowstążek grafinowych.

Powstałą mieszaninę mieszać za pomocą ultradźwięków przez 30 minut, a następnie pozostawić mieszaninę w spokoju przez 120 godzin w temperaturze pokojowej. Po dojrzewaniu odzyskać biały osad powstałego GNR/nHAP przez odwirowanie przy 1,398 x g przez pięć minut w temperaturze pokojowej. Umyć próbkę trzykrotnie wodą dejonizowaną.

Analiza HRTEM nanokompozytu nHAP/GNR wykazała, że plamy nHAP mają od 150 do 250 nanometrów długości i szerokości. Mapowanie pierwiastkowe potwierdziło, że pośrednie plamy węzłowe na GNR były rzeczywiście nHAP ze względu na obecność pierwiastkowego wapnia i fosforu. W nanokompozytach GNR/nHAP GNR tworzył cienkie warstwy na powierzchni sferycznych nanocząstek nHAP.

Analiza EDS wykazała wyraźny wzrost zawartości węgla spowodowany GNR, podczas gdy piki specyficzne dla wapnia i fosforu były spowodowane nHAP. Wyraźny wzrost zawartości węgla w widmie nHAP/GNR wynika z faktu, że większość GNR jest spowodowana tym, że zaobserwowano tylko niewielkie fragmenty świeżo zsyntetyzowanego nHAP. Analiza XRD potwierdziła heksagonalną strukturę krystaliczną silnych pików nHAP odpowiadających odpowiednio płaszczyznom 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 i 213, potwierdzając czystość zsyntetyzowanego nHAP.

Analiza TGA wykazała stały spadek masy po 200 stopniach Celsjusza do 500 stopni Celsjusza spowodowany krystalizacją nHAP. Dalsze nagrzewanie doprowadziło do rozkładu kompleksów. Stwierdzono, że straty spowodowane obecnością GNR wynoszą od 0,5 do 0,98% w GNR/nHAP i nHAP/GNR.

Kolejność dodawania odczynników i warunki reakcji są najbardziej krytyczne dla uzyskania pożądanej odwrotnej orientacji nanokompozytów. Badania oparte na liniach komórkowych mogą być przeprowadzone w celu sprawdzenia potencjału nanokompozytów w promowaniu osteogenezy. Otworzy to nowy obszar modulacji odpowiedzi komórkowej za pośrednictwem orientacji w inżynierii tkankowej.