Síntese de Nanocompositos de Grafeno-Hidroxiapatita para uso potencial em engenharia de tecido ósseo

Sougata Ghosh; Tanay Bhagwat; Rohini Kitture; Sirikanjana Thongmee; Thomas J. Webster

doi:10.3791/63985

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Artigo de método

Síntese de Nanocompositos de Grafeno-Hidroxiapatita para uso potencial em engenharia de tecido ósseo

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DOI:

10.3791/63985

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27 de julho de 2022

Sougata Ghosh¹^,²^,³ , Tanay Bhagwat³ , Rohini Kitture⁴ , Sirikanjana Thongmee¹ , Thomas J. Webster³^,⁵^,⁶^,⁷

¹Department of Physics, Faculty of Science, Kasetsart University, ²Department of Microbiology, School of Science, RK. University, ³Department of Chemical Engineering, Northeastern University, ⁴Defence Institute of Advanced Technology Campus, Navyukti Innovations Pvt. Ltd., ⁵Department of Biomedical Engineering, Hebei University of Technology, ⁶Department of Chemistry, Saveetha School of Engineering, Institute of Medical and Technical Science, Saveetha University, ⁷UFPI - Universidade Federal do Piauí

Neste artigo

Resumo

Novos nanocompositos de nanocomibbons de grafeno e nanopartículas de hidroxiapatita foram preparados usando síntese de fase de solução. Esses híbridos quando empregados em andaimes bioativos podem apresentar aplicações potenciais na engenharia de tecidos e regeneração óssea.

Resumo

Desenvolver novos materiais para a engenharia de tecidos ósseos é uma das áreas de impulso mais importantes da nanomedicina. Vários nanocompositos foram fabricados com hidroxiapatita para facilitar a adesão celular, a proliferação e a osteogênese. Neste estudo, nanocompositos híbridos foram desenvolvidos com sucesso usando nanofibons de grafeno (GNRs) e nanopartículas de hidroxiapatita (nHAPs), que quando empregados em andaimes bioativos podem potencialmente melhorar a regeneração tecidual. Essas nanoestruturas podem ser biocompatíveis. Aqui, duas abordagens foram usadas para a preparação dos novos materiais. Em uma abordagem, foi utilizada uma estratégia de co-funcionalização onde o nHAP foi sintetizado e conjugado aos GNRs simultaneamente, resultando em nanoíbridas de nHAP em superfícies GNR (denotadas como nHAP/GNR). A microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) confirmou que o composto nHAP/GNR é composto por estruturas finas e finas de GNRs (comprimento máximo de 1,8 μm) com manchas discretas (150-250 nm) de nHAP semelhantes a agulhas (40-50 nm de comprimento). Na outra abordagem, o nHAP comercialmente disponível foi conjugado com GNRs formando nHAP revestido de GNR (denotado como GNR/nHAP) (ou seja, com uma orientação oposta em relação ao nanohibrid nHAP/GNR). A nanohíbrida formou-se usando o último método exibiu nanoesferas nHAP com um diâmetro que varia de 50 nm a 70 nm coberto com uma rede de GNRs na superfície. Espectros dispersivos de energia, mapeamento elementar e espectros de infravermelho de transformação Fourier (FTIR) confirmaram a integração bem sucedida de nHAP e GNRs em ambos os nanohibridos. A análise termogravimétrica (TGA) indicou que a perda em temperaturas de aquecimento elevadas devido à presença de GNRs foi de 0,5% e 0,98% para GNR/nHAP e nHAP/GNR, respectivamente. As nanohíbridas nHAP-GNR com orientações opostas representam materiais significativos para uso em andaimes bioativos para potencialmente promover funções celulares para melhorar as aplicações de engenharia de tecidos ósseos.

Introdução

O grafeno possui estruturas bidimensionais semelhantes a folhas compostas de carbono hibridizado sp. Vários outros aotropos podem ser atribuídos à rede estendida de favo de mel de grafeno (por exemplo, o empilhamento de folhas de grafeno forma grafite 3D enquanto rola o mesmo material resulta na formação de nanotubos 1D¹). Da mesma forma, fullerenes 0D são formados devido ao embrulho². O grafeno tem propriedades físico-químicas e optoeletrônicas atraentes que incluem um efeito de campo ambipolar e um efeito hall quântico à temperatura ambiente ^3,4. A detecção de ....