Name: Síntese de Nanocompositos de Grafeno-Hidroxiapatita para uso potencial em engenharia de tecido ósseo (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-27T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Aprenda a sintetizar nanocompositos de grafeno e hidroxiapatita para engenharia de tecido ósseo. Este método simples e econômico promove a regeneração rápida de ossos em lesões.

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Dr. Sougata Ghosh reconhece o Departamento de Ciência e Tecnologia (DST), Ministério da Ciência e Tecnologia, Governo da Índia e Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Índia, para financiamento sob a Bolsa de Pós-Doutorado no Exterior em Nano Ciência e Tecnologia (Ref. JNC/AO/A.0610.1(4) 2019-2260 de 19 de agosto de 2019). Dr. Sougata Ghosh reconhece a Universidade Kasetsart, Bangkok, Tailândia para uma Bolsa de Pós-Doutorado, e financiamento sob o Programa Universitário reinventante (Ref. 6501.0207/10870 a partir de 9 de novembro de 2021). Os autores gostariam de agradecer ao Kostas Advanced Nano-Characterization Facility (KANCF) pela ajuda com os experimentos de caracterização. KanCF é uma instalação multidisciplinar compartilhada de pesquisa e educação dentro do Kostas Research Institute (KRI) da Northeastern University.

1. Síntese de nHAP por precipitação
<ol><li>Sintetizar o nHAP imaculado usando 50 mL da mistura de reação contendo 1 M Ca(NO3)2∙4H2O e 0,67 M (NH4)H2PO4 seguido pela adição dropwise de NH4OH (25%) para manter um pH em torno de 1018.</li>
	<li>Depois disso, agitar a mistura de reação por irradiação de ultrassom (UI) para 30 min (potência de 500 W e frequência de ultrassom de 20 kHz).</li>
	<li>Deixe a solução resultante amadurecer por 120 h à temperatura ambiente até que o precipitado branco do nHAP se instale. Recupere o nHAP por centrifugação a 1398 x g por 5 min a temperatura ambiente.</li>
	<li>Lave o precipitado com água deionizada (DI) 3x e liofilize por 48 h. Guarde o pó seco a 4 °C.</li>
</ol>2. Preparação de nanocompositos nHAP/GNR
NOTA: Descreve duas abordagens para a fabricação de nanocompagtos nHAP/GNR (i.e., nHAP em superfícies GNR) e nanocompagtos GNR/nHAP (nHAP revestidos de GNR) que representam dois arranjos espaciais diferentes de nHAP e GNRs (Figura 1).
<ol><li>Síntese de nHAP/GNR<ol>
<li>Para preparar o nanocomposite nHAP/GNRs, use uma estratégia de co-funcionalização onde o nHAP pode ser sintetizado e conjugado aos GNRs simultaneamente, da seguinte forma.</li>
		<li>Dissolva 5 mg de GNRs (Tabela de Materiais) em uma mistura de 1 M de tetrahidrato de nitrato de cálcio [Ca(NO3)2·4H2O] e 0,67 M fosfato de hidrogênio de diamônio [(NH4)2HPO4] a um volume final de 50 mL19.</li>
		<li>Durante esta reação, adicione 25% de NH4OH dropwise para manter o pH em ~10. Agitar a mistura resultante por interface do usuário por 30 minutos.</li>
		<li>Após a conclusão da reação, deixe a solução imperturbável por 120h em temperatura ambiente até o amadurecimento.</li>
		<li>Observe a formação de um precipitado gelatinoso de nHAP que reveste os GNRs, após o qual um precipitado branco de nHAP/GNRs se instala.</li>
		<li>Lave o precipitado 3x por centrifugação a 1398 x g por 5 min à temperatura ambiente seguido de re-dispersão em água DI.</li>
		<li>Lyophilize o precipitado recuperado por 48 h. Guarde o pó seco a 4 °C.</li>
		<li>Use nHAP e GNRs imaculados como amostras de controle.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Síntese de nanocomposite GNR/nHAP<ol>
<li>Suspender nHAP comercialmente disponível a uma concentração de 5 mg/mL em 50 mL de água DI suplementada com 5 mg de GNRs.</li>
		<li>Agitar a mistura resultante por UI por 30 min e, posteriormente, deixar a mistura intacta por 120 h em temperatura ambiente.</li>
		<li>Após a maturação, recupere o precipitado branco da GNR/nHAP resultante por centrifugação a 1398 x g por 5 min a temperatura ambiente.</li>
		<li>Lave a amostra 3x usando água DI, liofilize-a por 48 h e armazene o pó seco a 4 °C para uso posterior.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Caracterização de nHAP, nHAP/GNR e GNR/nHAP
<ol><li>Use um microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução (HRTEM) (ver Tabela de Materiais) para caracterizar a morfologia e o tamanho dos nanocompositos11.</li>
	<li>Analise a composição elementar dos nanocompactos que empregam espectroscopia dispersiva de energia (EDS) e realize mapeamento elementar usando o microscópio eletrônico de transmissão de varredura (STEM)11.</li>
	<li>Realizar a espectroscopia infravermelha de transformação fourier (FTIR) para as amostras limpas em números de ondas de 500-4000 cm−1 para analisar os grupos químicos no nanocomposite16.</li>
	<li>Realize a análise de difração de raios-X em pó (XRD) do nHAP sintetizado como sintetizado utilizando um comprimento de onda de raios-X de 1,5406 Å, configurações de corrente e tensão de 40 mA e 40 kV, respectivamente, e 2φ variando de 20° a 90°.</li>
	<li>Avalie a carga percentual de GNR no nanocomposto usando análise termogravimétrica (TGA) aquecendo as amostras da temperatura ambiente a 1000 °C a uma taxa de 10 °C/min sob fluxo de nitrogênio.</li>
</ol>

<ol><li>Novoselov, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li>
<li>Novoselov, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unconventional+quantum+Hall+effect+and+Berry%27s+phase+of+2%CF%80+in+bilayer+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Unconventional quantum Hall effect and Berry's phase of 2π in bilayer graphene.</a> Nature Physics. 2 (3), 177-180 (2006).</li>
<li>Zhang, Y. B., Tan, Y. W., Stormer, H. L., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+observation+of+the+quantum+Hall+effect+and+Berry%27s+phase+in+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene.</a> Nature. 438 (7065), 201-204 (2005).</li>
<li>Ozyilmaz, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+transport+and+quantum+hall+effect+in+bipolar+Graphene+p%E2%88%92n%E2%88%92p+junctions%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Electronic transport and quantum hall effect in bipolar Graphene p−n−p junctions.</a> Physical Review Letters. 99 (16-19), 166804(2007).</li>
<li>Morozov, S. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Giant+intrinsic+carrier+mobilities+in+graphene+and+its+bilayer%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Giant intrinsic carrier mobilities in graphene and its bilayer.</a> Physical Review Letters. 100 (1-11), 016602(2008).</li>
<li>Han, M., Ozyilmaz, B., Zhang, Y., Jarillo-Herero, P., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+transport+measurements+in+graphene+nanoribbons%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Status+Solidi+B%3A+Basic+Solid+State+Physics%22%5BJournal%5D)">Electronic transport measurements in graphene nanoribbons.</a> Physica Status Solidi B: Basic Solid State Physics. 244 (11), 4134-4137 (2007).</li>
<li>Talyzin, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+graphene+nanoribbons+encapsulated+in+single-walled+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Synthesis of graphene nanoribbons encapsulated in single-walled carbon nanotubes.</a> Nano Letters. 11 (10), 4352-4356 (2011).</li>
<li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Honeycomb+carbon%3A+A+review+of+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Honeycomb carbon: A review of graphene.</a> Chemical Reviews. 110 (1), 132-145 (2010).</li>
<li>Ghosh, S., Webster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metallic+nanoscaffolds+as+osteogenic+promoters%3A+Advances%2C+challenges+and+scope%5BTitle%5D)+AND+%22Metals%22%5BJournal%5D)">Metallic nanoscaffolds as osteogenic promoters: Advances, challenges and scope.</a> Metals. 11 (9), 1356(2021).</li>
<li>Ghosh, S., Webster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesoporous+silica+based+nanostructures+for+bone+tissue+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Materials%22%5BJournal%5D)">Mesoporous silica based nanostructures for bone tissue regeneration.</a> Frontiers in Materials. 8, 213(2021).</li>
<li>Medeiros, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanohydroxyapatite%2Fgraphene+nanoribbons+nanocomposites+induce+in+vitro+osteogenesis+and+promote+in+vivo+bone+neoformation%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Nanohydroxyapatite/graphene nanoribbons nanocomposites induce in vitro osteogenesis and promote in vivo bone neoformation.</a> ACS Biomaterials Science and Engineering. 4 (5), 1580-1590 (2018).</li>
<li>Faniyi, I. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+comparative+analyses+of+reduced+graphene+oxide+%28RGO%29+prepared+via+green%2C+mild+and+chemical+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22SN+Applied+Sciences%22%5BJournal%5D)">The comparative analyses of reduced graphene oxide (RGO) prepared via green, mild and chemical approaches.</a> SN Applied Sciences. 1 (10), 1-7 (2019).</li>
<li>Neelgund, G. M., Oki, A., Luo, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+deposition+of+hydroxyapatite+on+graphene+nanosheets%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">In situ deposition of hydroxyapatite on graphene nanosheets.</a> Materials Research Bulletin. 48 (2), 175-179 (2013).</li>
<li>Rajkumar, M., Sundaram, N. M., Rajendran, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+size+controlled%2C+stoichiometric+and+bioresorbable+hydroxyapatite+nanorod+by+varying+initial+pH%2C+Ca%2FP+ratio+and+sintering+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Digest+Journal+of+Nanomaterials+and+Biostructures%22%5BJournal%5D)">Preparation of size controlled, stoichiometric and bioresorbable hydroxyapatite nanorod by varying initial pH, Ca/P ratio and sintering temperature.</a> Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 6 (1), 169-179 (2011).</li>
<li>Mondal, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydroxyapatite+coated+iron+oxide+nanoparticles%3A+A+promising+nanomaterial+for+magnetic+hyperthermia+cancer+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Hydroxyapatite coated iron oxide nanoparticles: A promising nanomaterial for magnetic hyperthermia cancer treatment.</a> Nanomaterials. 7 (12), 426(2017).</li>
<li>Oliveira, F. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+loads+of+nano-hydroxyapatite%2Fgraphene+nanoribbon+composites+guided+bone+regeneration+using+an+osteoporotic+animal+model%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">High loads of nano-hydroxyapatite/graphene nanoribbon composites guided bone regeneration using an osteoporotic animal model.</a> International Journal of Nanomedicine. 14, 865-874 (2019).</li>
<li>Murugan, N., Sundaramurthy, A., Chen, S. -M., Sundramoorthy, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+oxide%2Foxidized+carbon+nanofiber%2Fmineralized+hydroxyapatite+based+hybrid+composite+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research+Express%22%5BJournal%5D)">Graphene oxide/oxidized carbon nanofiber/mineralized hydroxyapatite based hybrid composite for biomedical applications.</a> Materials Research Express. 4 (12), 124005(2017).</li>
<li>Barbosa, M. C., Messmer, N. R., Brazil, T. R., Marciano, F. R., Lobo, A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+ultrasonic+irradiation+on+the+crystallinity+of+nano-hydroxyapatite+produced+via+the+wet+chemical+method%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+and+Engineering+C%22%5BJournal%5D)">The effect of ultrasonic irradiation on the crystallinity of nano-hydroxyapatite produced via the wet chemical method.</a> Materials Science and Engineering C. 33 (5), 2620-2625 (2013).</li>
<li>Rodrigues, B. V. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+oxide%2Fmulti-walled+carbon+nanotubes+as+nanofeatured+scaffolds+for+the+assisted+deposition+of+nanohydroxyapatite%3A+characterization+and+biological+evaluation%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Graphene oxide/multi-walled carbon nanotubes as nanofeatured scaffolds for the assisted deposition of nanohydroxyapatite: characterization and biological evaluation.</a> International Journal of Nanomedicine. 11, 2569-2585 (2016).</li>
<li>Sharma, M., Nagar, R., Meena, V. K., Singh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electro-deposition+of+bactericidal+and+corrosion-resistant+hydroxyapatite+nanoslabs%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Electro-deposition of bactericidal and corrosion-resistant hydroxyapatite nanoslabs.</a> RSC Advances. 9 (20), 11170-11178 (2019).</li>
<li>Kamrujjaman, M., Khandaker, J. I., Haque, M. M., Rahman, M. O., Rahman, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+dependency+of+pH+values+on+HAp+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanomaterials+%26+Molecular+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Study of the dependency of pH values on HAp synthesis.</a> Journal of Nanomaterials & Molecular Nanotechnology. 7, 4(2019).</li>
<li>Baradaran, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+and+biomedical+applications+of+a+nanotube+hydroxyapatite-reduced+graphene+oxide+composite%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties and biomedical applications of a nanotube hydroxyapatite-reduced graphene oxide composite.</a> Carbon. 69, 32-45 (2014).</li>
<li>Sassoni, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydroxyapatite+and+other+calcium+phosphates+for+the+conservation+of+cultural+heritage%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Hydroxyapatite and other calcium phosphates for the conservation of cultural heritage: A review.</a> Materials. 11 (4), 557(2018).</li>
<li>Tang, H., Ehlert, G. J., Lin, Y., Sodano, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+efficient+synthesis+of+graphene+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Highly efficient synthesis of graphene nanocomposites.</a> Nano Letters. 12 (1), 84-90 (2012).</li>
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<li>Rafiee, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+mechanical+properties+of+nanocomposites+at+low+graphene+content%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Enhanced mechanical properties of nanocomposites at low graphene content.</a> ACS Nano. 3 (12), 3884-3890 (2009).</li>
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<li>Azhari, A., Toyserkani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive+manufacturing+of+graphene-hydroxyapatite+nanocomposite+structures%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Applied+Ceramic+Technology%22%5BJournal%5D)">Additive manufacturing of graphene-hydroxyapatite nanocomposite structures.</a> International Journal of Applied Ceramic Technology. 12 (1), 8-17 (2015).</li>
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<li>Fan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-pot+synthesis+of+graphene%2Fhydroxyapatite+nanorod+composite+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">One-pot synthesis of graphene/hydroxyapatite nanorod composite for tissue engineering.</a> Carbon. 66, 407-416 (2014).</li>
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<li>Hazra, A., Basu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+nanoribbon+as+potential+on-chip+interconnect+material-A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22C+Journal+of+Carbon+Research%22%5BJournal%5D)">Graphene nanoribbon as potential on-chip interconnect material-A Review.</a> C Journal of Carbon Research. 4 (3), 49(2018).</li>
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</ol>

Os autores não têm conflitos de interesse.

Embora vários metais, polímeros, cerâmicas e suas combinações tenham sido pesquisados como implantes ortopédicos e acessórios de fixação, o HAP é considerado um dos materiais mais preferenciais devido à sua semelhança química com o próprio osso e consequente alta citocompatibilidade 20,21,22. Neste estudo, a orientação do HAP foi variada, o que pode ter um impacto significativo em suas propriedades únicas, como promoção da osteo...

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 eventos de adsorção de molécula única e mobilidade extremamente alta do portador adicionam os atributos atraentes do grafeno 5,6. Além disso, os nanoribbons de grafeno (GNRs) com larguras estreitas e um grande caminho livre médio, baixa resistência com alta densidade atual e alta mobilidade eletrônica são considerados materiais de interconexão promissores7. Assim, os GNRs estão sendo explorados para aplicações em uma miríade de dispositivos, e mais recentemente na nanomedicina, particularmente engenharia de tecidos e entrega de medicamentos8.
Entre várias doenças traumáticas, as lesões ósseas são consideradas uma das mais desafiadoras devido às dificuldades na estabilização da fratura, regeneração e substituição por novos ossos, resistência à infecção e reinlinamento do osso não-uniões 9,10. Os procedimentos cirúrgicos continuam sendo a única alternativa para fraturas no eixo femoral. Deve-se notar que quase US$ 52 milhões são gastos todos os anos no tratamento de lesões ósseas na América Central e na Europa11.
Andaimes bioativos para aplicações de engenharia de tecidos ósseos podem ser mais eficazes incorporando nano-hidroxiapatita (nHAP), pois se assemelham às propriedades micro e nano arquitetônicas do próprio osso12. O HAP, quimicamente representado como Ca10(PO4)6(OH)2 com uma razão molar Ca/P de 1,67, é o mais preferido para aplicações biomédicas, particularmente para o tratamento de defeitos periodontais, a substituição de tecidos duros e a fabricação de implantes para cirurgias ortopédicas13,14. Assim, a fabricação de biomateriais baseados em nHAP reforçados com GNRs pode possuir biocompatibilidade superior e pode ser vantajosa devido à sua capacidade de promover a osseointegração e ser osteocondutiva 15,16. Esses andaimes compostos híbridos podem preservar propriedades biológicas como adesão celular, disseminação, proliferação e diferenciação17. Aqui, relatamos a fabricação de dois novos nanocompositos para a engenharia de tecidos ósseos alterando racionalmente o arranjo espacial de nHAP e GNRs como ilustrado na Figura 1. Foram avaliadas aqui as propriedades químicas e estruturais dos dois diferentes arranjos nHAP-GNRs.

<table><tbody><tr><td>Fosfato de amônio monobásico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>216003-100G</td><td>Síntese</td></tr><tr><td>Nitrato de cálcio tetrahidratado</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>237124</td><td></td></tr><tr><td>Centrífuga</td> de síntese <td>Hettich</td><td>EBA 200S</td><td></td></tr><tr><td>Recuperação Espectrômetro infravermelho com transformada de Fourier</td><td>Brucker</td><td>Vertex 70</td><td>Caracterização</td></tr><tr><td>Nanofita</td> <td>de grafenoSigma-Aldrich</td><td>922714</td><td>Síntese</td></tr><tr><td>Microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Themis Titan 300</td><td>Caracterização</td></tr><tr><td>Agitador magnético</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS7 S68</td><td></td></tr><tr><td>Funcionalização Micropipetas</td><td>TreffLab</td><td>06H35687</td><td>Preparação de reagentes</td></tr><tr><td>Medidor de pH</td><td>Eutech pH5+</td><td>ECPH503PLUSK</td><td>Preparação de reagentes</td></tr><tr><td>Analisador termogravimétrico</td><td>TA Instruments</td><td>SDT Q600</td><td>Caracterização</td></tr><tr><td>Banho ultra-sónico</td><td>Bandelin</td><td>DT100</td><td>Funcionalização</td></tr><tr><td>Universal Forno</td><td>Memmert</td><td>UF55</td><td>Funcionalização</td></tr><tr><td>Balança de pesagem</td><td>Precisa</td><td>XB220A</td><td>Preparação de reagentes</td></tr><tr><td>Difratómetro de raios X</td><td>Brucker</td><td>D8-Caracterização Avançada</td><td></td></tr></tbody></table>

síntese de nanocompositos de grafeno-hidroxiapatita para uso potencial em engenharia de tecido ósseo

Synthesis of Graphene-Hydroxyapatite Nanocomposites for Potential Use in Bone Tissue Engineering

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.

Análise hrtem Individualmente, os GNRs eram estruturas esbeltas semelhantes a bambu com algumas curvas a alguma distância, como observado na Figura 2. O GNR mais longo foi de 1,841 μm, enquanto o menor GNR dobrado foi de 497 nm. Os nanoribbons frequentemente mostravam uma variação visível na largura que poderia ser atribuída à torção para formar configurações helicoidais em muitos lugares. Esse alinhamento unidirecional das GNRs pode ajudar a obter características atraent...

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.

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

Developing novel materials for bone tissue engineering is one of the most important thrust areas of nanomedicine. Several nanocomposites have been ...

Este trabalho explica a estratégia de fabricar novos compósitos de nano hidroxiapatita e nanonoribbons de grafeno com orientações opostas. Esses biomateriais são significativos para o desenvolvimento de andaimes de engenharia de tecido ósseo. Esta é uma simples síntese de pote.É um método rápido, eficaz e econômico. Este trabalho é extremamente relevante com o contexto de tratamento de lesões ósseas e doenças associadas onde mais regeneração óssea promoverá a cura rápida. Para começar, sintetize as nanopartículas intocadas de hidroxiapatita usando 50 mililitros da mistura de reação.Dropwise, adicione 25% dehidroxida de amônio para manter um pH de cerca de 10. Depois disso, agitar a mistura de reação por irradiação de ultrassom por 30 minutos. Permita que a solução resultante amadureça por 120 horas em temperatura ambiente até que o precipitado branco de nanopartículas de hidroxiapatita se instale.Recupere as nanopartículas de hidroxiapatita por centrifugação a 1.398 x g por cinco minutos em temperatura ambiente. Lave o precipitado com água deionizada três vezes. Para preparar o nanocomposto nHAP/GNR, use uma estratégia de cofuncionalização, comece com a dissolução de cinco miligramas de nanoafisto de grafeno em uma mistura de um tetrahidrato de nitrato de cálcio molar e fosfato de hidrogênio de diamônio molar de 0,67 para um volume final de 50 mililitros.Durante esta reação, adicione 25% de hidróxido de amônio para manter o pH em aproximadamente 10. Agitar a mistura resultante por ultrassônica por 30 minutos. Após a conclusão da reação, deixe a solução intacta por 120 horas em temperatura ambiente até o amadurecimento.Observe para a formação de um precipitado gelatinoso de nanopartículas de hidroxiapatita, que reveste as nanofios de grafina, seguindo as quais um precipitado branco de nHAP/GNR se instala. Lave o precipitado três vezes por centrifugação a 1.398 x g por cinco minutos à temperatura ambiente, seguido de reergação em água desionizada. Para sintetizar nanocompactos GNR/nHAP, suspenda nanopartículas disponíveis comercialmente de hidroxiapatita a uma concentração de cinco miligramas por mililitro em 50 mililitros de água deionizada, suplementadas com cinco miligramas de nanoribbons de grafina.Agitar a mistura resultante por ultrassônica por 30 minutos e, a partir daí, deixe a mistura intacta por 120 horas em temperatura ambiente. Após o amadurecimento, recupere o precipitado branco da GNR/nHAP resultante por centrifugação a 1.398 x g por cinco minutos em temperatura ambiente. Lave a amostra três vezes usando água deionizada.A análise hrtem da nanocomposite nHAP/GNR mostrou manchas nHAP entre 150 e 250 nanômetros de comprimento e largura. O mapeamento elementar confirmou que as manchas nodais intermediárias nos GNRs eram de fato nHAP devido à presença de cálcio elementar e fósforo. Em nanocompositos GNR/nHAP, o GNR formou películas finas na superfície das nanopartículas nHAP esféricas.A análise da EDS mostrou um claro aumento no teor de carbono devido às GNRs, enquanto os picos específicos de cálcio e fósforo foram devidos ao nHAP. O aumento acentuado do teor de carbono no espectro nHAP/GNR deve-se à maioria dos GNRs sobre os quais apenas pequenas manchas de nHAP recém-sintetizadas foram observadas. A análise XRD confirmou a estrutura de cristal hexagonal dos picos fortes nHAP correspondentes a 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 e 213 planos, respectivamente, confirmaram a pureza do nHAP sintetizado.A análise tga mostrou uma diminuição constante da massa após 200 graus Celsius até 500 graus Celsius devido à cristalização do nHAP. Um aquecimento adicional levou à decomposição dos complexos. Perdeu-se devido à presença de GNRs foi encontrado entre 0,5 e 0,98% em GNR/nHAP e nHAP/GNR.A sequência de adição de reagentes e condições de reação são mais críticas para obter a orientação reversa desejada dos nanocompagtos. Estudos baseados em linhas celulares podem ser realizados para verificar o potencial dos nanocompóposos para promover a osteogênese. Isso abrirá uma nova área de modulação mediada por orientação da resposta celular para engenharia de tecidos.

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Graphene oferece um potencial como um material de revestimento para implantes biomédicos. Neste estudo, demonstrar um método para ligas de revestimento de nitinol com camadas de grafeno nanômetro de espessura e determinar como o grafeno pode influenciar a resposta do implante.

Revestimentos de grafeno para implantes biomédicos

Neste artigo, nós descrevemos um protocolo para a fabricação de um hidrogel amelogenina-quitosana para reconstrução de esmalte superficial. Organizado em crescimento situ de cristais de apatita no hidrogel formado uma interface esmalte-restauração densa, o que irá melhorar a eficácia e durabilidade das restaurações.

Desenvolvimento de Amelogenina-quitosana Hidrogel para<em&gt; In Vitro</em&gt; Esmalte Regrowth Com uma interface Densa

Um processo genérico passo a passo para criar um modelo semelhante a um osso com microcanais projetados é apresentado. As altas capacidades de absorção e retenção do molde são demonstradas pela ação capilar por meio de microcanais.

Modelos distintivo ação capilar por micro-canais em Osso-como pode aumentar o recrutamento de células para a Restauração da Grande Bony Defeito

nanofibras electrospun têm uma área de superfície elevada em relação ao peso, a integridade mecânica excelente, e suportar o crescimento e proliferação celular. Estas nanofibras têm uma ampla gama de aplicações biomédicas. Aqui podemos fabricar queratina / nanofibras PCL, usando a técnica de electrospinning, e caracterizar as fibras para possíveis aplicações em engenharia de tecidos.

Síntese de nanofibras baseado em queratina de Engenharia Biomédica

Um andaime engenharia de tecidos injectáveis ​​compostas de poli (N-isopropilacrilamida), sulfato de condroitina--graft (PNIPAAm-g-CS) molecular contendo micropartículas de alginato foi preparada. A força de aderência, propriedades e inchaço na biocompatibilidade in vitro são analisadas neste estudo. As técnicas de caracterização desenvolvidos aqui podem ser aplicados a outros sistemas termogelificantes.

Síntese de termogelificantes poli (N-isopropilacrilamida) -graft-condroitina Composites Sulfato com alginato micropartículas para Engenharia de Tecidos

Este artigo descreve um novo método para a rápida produção de alta qualidade hidroxiapatita nanoescala bioinspirado. Este biomaterial é de grande importância na fabricação de uma ampla variedade de dispositivos médicos inovadores para aplicações clínicas em ortopedia, cirurgia craniofacial e dentária.

Rápido Mix Preparação de Bioinspirada Nanoscale hidroxiapatita para aplicações biomédicas

Apresentamos um protocolo para a caracterização antimicrobiana de materiais avançados. Aqui, a atividade antimicrobiana em superfícies do materiais é medida por dois métodos que se complementam: uma baseia-se no teste de difusão de disco de ágar-ágar, e o outro é um procedimento padrão com base na norma ISO 22196:2007.

Antimicrobiana caracterização de materiais avançados para aplicações de bioengenharia

Neste manuscrito, demonstramos a preparação de uma biotinta hidrogel biohíbrida contendo grafeno para uso em engenharia de tecidos periféricos. Utilizando este material biohíbrido 3D, é realizado o protocolo de diferenciação neural de células-tronco. Este pode ser um passo importante para trazer biomateriais semelhantes para a clínica.

Preparação e caracterização de biotinta de hidrogel biohíbrido 3D à base de grafeno para neuroengenharia periférica

Este protocolo descreve uma técnica de impressão 3D para fabricar estruturas semelhantes a ossos, depositando uma tinta de fosfato de cálcio em um suporte granular à base de gelatina. Os análogos ósseos impressos são depositados em forma livre, com flexibilidade para a colheita direta da impressão ou reticulação dentro de uma matriz celular viva para construções multifásicas.

Bioimpressão Cerâmica Omnidirecional em Suspensões Carregadas de Células para a Geração de Análogos Ósseos

Neste estudo, detalhamos métodos de decelularização, caracterização física, imageamento e implantação in vivo de biomateriais de base vegetal, bem como métodos de semeadura e diferenciação celular nos scaffolds. Os métodos descritos permitem a avaliação de biomateriais de origem vegetal para aplicações em engenharia de tecido ósseo.

Scaffolds Decelularizados Derivados de Maçã para Engenharia de Tecido Ósseo In Vitro e In Vivo

A terapia óssea via ossificação endocondral através da implantação de tecido cartilaginoso artificial produzido a partir de células-tronco mesenquimais tem o potencial de contornar os inconvenientes das terapias convencionais. Os hidrogéis de ácido hialurônico são eficazes na ampliação de enxertos de cartilagem uniformemente diferenciados, bem como na criação de osso integrado com vascularização entre enxertos fundidos in vivo.

Formação Óssea Integrada Através da Ossificação Endocondral In Vivo Usando Células-Tronco Mesenquimais

Aprenda a sintetizar nanocompositos de grafeno e hidroxiapatita para engenharia de tecido ósseo. Este método simples e econômico promove a regeneração rápida de ossos em lesões.

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

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