Name: Kemik Doku Mühendisliğinde Potansiyel Kullanım için Grafen-Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Sentezi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-07-27T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Keşfedin kemik doku mühendisliği için grafen nanoribbon ve hidroksiapatit nanokompozitlerin sentezini. Bu hızlı, ekonomik teknik biyouyumlu iskeleler geliştirerek kemik yaralarının iyileşmesini destekler.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dr. Sougata Ghosh, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (DST), Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Hindistan Hükümeti ve Jawaharlal Nehru İleri Bilimsel Araştırma Merkezi, Hindistan'ı, Nano Bilim ve Teknolojide Doktora Sonrası Denizaşırı Bursu (19 Ağustos 2019 tarihli Ref. JNC / AO / A.0610.1 (4) 2019-2260) kapsamında finansman için kabul etmektedir. Dr. Sougata Ghosh, Kasetsart Üniversitesi, Bangkok, Tayland'da Doktora Sonrası Bursu ve Reinventing University Programı kapsamında finansman için teşekkür etmektedir (9 Kasım 2021 tarihli Ref. No. 6501.0207/10870). Yazarlar, karakterizasyon deneylerindeki yardımları için Kostas Gelişmiş Nano-Karakterizasyon Tesisi'ne (KANCF) teşekkür eder. KANCF, Northeastern Üniversitesi'ndeki Kostas Araştırma Enstitüsü (KRI) bünyesinde paylaşılan çok disiplinli bir araştırma ve eğitim tesisidir.

1. Yağış ile nHAP sentezi
<ol><li>1 M Ca(NO3)2∙4H 2 O ve 0.67 M (NH4) H 2PO 4içeren reaksiyon karışımının 50 mL'sini kullanarak bozulmamış nHAP'ı sentezleyin, ardından 1018 civarında bir pH elde etmek için NH4OH'nin (% 25) damla eklenmesiyle sentezleyin.</li>
	<li>Bundan sonra, reaksiyon karışımını 30 dakika (500 W güç ve 20 kHz ultrason frekansı) ultrason ışınlaması (UI) ile çalkalayın.</li>
	<li>Elde edilen çözeltinin, nHAP'ın beyaz çökeltisi yerleşene kadar oda sıcaklığında 120 saat olgunlaşmasına izin verin. nHAP'ı oda sıcaklığında 5 dakika boyunca 1398 x g'de santrifüjleme ile geri kazanın.</li>
	<li>Çökeltiyi deiyonize (DI) suyla 3x yıkayın ve 48 saat boyunca liyofilize edin. Kuru tozu 4 °C'de saklayın.</li>
</ol>2. nHAP / GNR nanokompozitlerinin hazırlanması
NOT: Aşağıda, nHAP / GNR (yani, GNR yüzeylerinde nHAP) ve GNR / nHAP (GNR kaplı nHAP) nanokompozitlerinin üretilmesi için nHAP ve GNR'lerin iki farklı uzamsal düzenlemesini temsil eden iki yaklaşım açıklanmaktadır (Şekil 1).
<ol><li>nHAP/GNR sentezi<ol>
<li>nHAP / GNR'lerin nanokompozitini hazırlamak için, nHAP'ın aşağıdaki gibi aynı anda GNR'lere sentezlenebileceği ve konjuge edilebileceği bir ortak işlevselleştirme stratejisi kullanın.</li>
		<li>5 mg GNR'yi (Malzeme Tablosu) 1 M kalsiyum nitrat tetrahidrat [Ca(NO3)2·4H2O] ve 0.67 M diamonyum hidrojen fosfat [(NH 4)2 HPO4] karışımında 50 mL nihai hacim19'a çözün.</li>
		<li>Bu reaksiyon sırasında, pH'ı ~ 10'da tutmak için NH4OH'un% 25'ini damla damla ekleyin. Elde edilen karışımı UI ile 30 dakika çalkalayın.</li>
		<li>Reaksiyonun tamamlanmasından sonra, çözeltiyi olgunlaşana kadar oda sıcaklığında 120 saat boyunca bozulmadan bırakın.</li>
		<li>GNR'leri kaplayan jelatinimsi bir nHAP çökeltisi oluşumunu gözlemleyin, ardından nHAP / GNR'lerin beyaz bir çökeltisi çökelir.</li>
		<li>Çökeltiyi oda sıcaklığında 5 dakika boyunca 1398 x g'de santrifüjleme ile 3x yıkayın, ardından DI suyunda tekrar dağıtın.</li>
		<li>Geri kazanılan yıkanmış çökeltiyi 48 saat boyunca liyofilize edin. Kuru tozu 4 °C'de saklayın.</li>
		<li>Kontrol numunesi olarak bozulmamış nHAP ve GNR'leri kullanın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>GNR/nHAP nanokompozit sentezi<ol>
<li>Ticari olarak temin edilebilen nHAP'ı, 5 mg GNR ile desteklenmiş 50 mL DI suyunda 5 mg / mL'lik bir konsantrasyonda askıya alın.</li>
		<li>Elde edilen karışımı UI ile 30 dakika çalkalayın ve daha sonra karışımı oda sıcaklığında 120 saat boyunca bozulmadan bırakın.</li>
		<li>Olgunlaşmadan sonra, elde edilen GNR / nHAP'ın beyaz çökeltisini, oda sıcaklığında 5 dakika boyunca 1398 x g'de santrifüjleme ile geri kazanın.</li>
		<li>Numuneyi DI suyu kullanarak 3x yıkayın, 48 saat boyunca liyofilize edin ve daha fazla kullanım için kuru tozu 4 ° C'de saklayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. nHAP, nHAP/GNR ve GNR/nHAP'ın karakterizasyonu
<ol><li>Nanokompozitlerin morfolojisini ve boyutunu karakterize etmek için yüksek çözünürlüklü bir iletim elektron mikroskobu (HRTEM) kullanın (bkz.</li>
	<li>Enerji dağıtıcı spektroskopi (EDS) kullanarak nanokompozitlerin element bileşimini analiz edin ve taramalı iletim elektron mikroskobu (STEM) kullanarak elementel haritalama gerçekleştirin11.</li>
	<li>Nanokompozit16'daki kimyasal grupları analiz etmek için 500-4000 cm−1 dalga numaralarındaki düzgün numuneler için Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi gerçekleştirin.</li>
	<li>1.5406 şX-ışını dalga boyu, sırasıyla 40 mA ve 40 kV akım ve voltaj ayarları ve 20 ° ila 90 ° arasında değişen 2θ kullanarak sentezlenmiş nHAP'ın toz X-ışını kırınım (XRD) analizini gerçekleştirin.</li>
	<li>Termogravimetrik analiz (TGA) kullanarak nanokompozitteki GNR yükleme yüzdesini, numuneleri azot akışı altında 10 ° C / dak hızında oda sıcaklığından 1000 ° C'ye ısıtarak değerlendirin.</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>
<li>Walker, L. S., Marotto, V. R., Rafiee, M. A., Koratkar, N., Corral, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toughening+in+graphene+ceramic+composites%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Toughening in graphene ceramic composites.</a> ACS Nano. 5 (4), 3182-3190 (2011).</li>
<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>
<li>Luque de Castro, M. D., Priego-Capote, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-assisted+crystallization+%28sonocrystallization%29%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-assisted crystallization (sonocrystallization).</a> Ultrasonics Sonochemistry. 14 (6), 717-724 (2007).</li>
<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>
<li>Li, H., Wang, J., Bao, Y., Guo, Z., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+sonocrystallization+in+the+salting-out+process%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Crystal+Growth%22%5BJournal%5D)">Rapid sonocrystallization in the salting-out process.</a> Journal of Crystal Growth. 247 (1-2), 192-198 (2003).</li>
<li>Zou, Z., Lin, K., Chen, L., Chang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+synthesis+and+characterization+of+carbonated+hydroxyapatite+nanopowders+via+sonochemistry-assisted+microwave+process%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">Ultrafast synthesis and characterization of carbonated hydroxyapatite nanopowders via sonochemistry-assisted microwave process.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 19 (6), 1174-1179 (2012).</li>
<li>Rouhani, P., Taghavinia, N., Rouhani, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+growth+of+hydroxyapatite+nanoparticles+using+ultrasonic+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasonics+Sonochemistry%22%5BJournal%5D)">Rapid growth of hydroxyapatite nanoparticles using ultrasonic irradiation.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 17 (5), 853-856 (2010).</li>
<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>
<li>Ghosh, S., Mostafavi, E., Thorat, N., Webster, T. J. Nanobiomaterials for three- dimensional bioprinting. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGhosh%2C+S+%22Nanotechnology+in+Medicine+and+Biology%22">Nanotechnology in Medicine and Biology</a>. Liu, H., Shokuhfar, T., Ghosh, S. , Elsevier. 1-24 (2021).</li>
<li>Ghosh, S., Sanghavi, S., Sancheti, P. Metallic biomaterial for bone support and replacement. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGhosh%2C+S+%22Fundamental+Biomaterials%3A+Metals.+Vol+2.+Woodhead+Publishing+Series+in+Biomaterials%22">Fundamental Biomaterials: Metals. Vol 2. Woodhead Publishing Series in Biomaterials</a>. Balakrishnan, P., Sreekala, P., Thomas, S. , Woodhead Publishing. 139-165 (2018).</li>
<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>
<li>Zanin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+preparation+of+nano-hydroxyapatite%2Fsuperhydrophilic+reduced+graphene+oxide+composites+for+bioactive+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Fast preparation of nano-hydroxyapatite/superhydrophilic reduced graphene oxide composites for bioactive applications.</a> Journal of Materials Chemistry B. 1 (38), 4947-4955 (2013).</li>
<li>Lobo, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+preparation+of+hydroxyapatite%2Fsuperhydrophilic+vertically+aligned+multiwalled+carbon+nanotube+composites+for+bioactive+application%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Fast preparation of hydroxyapatite/superhydrophilic vertically aligned multiwalled carbon nanotube composites for bioactive application.</a> Langmuir. 26 (23), 18308-18314 (2010).</li>
</ol>

Yazarların çıkar çatışması yoktur.

Ortopedik implantlar ve fiksasyon aksesuarları olarak çeşitli metaller, polimerler, seramikler ve bunların kombinasyonları araştırılmasına rağmen, HAP, kemiğin kendisine kimyasal benzerliği ve bunun sonucunda yüksek sitouyumluluk20,21,22 nedeniyle en çok tercih edilen malzemelerden biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, HAP'ın oryantasyonu, osteogenez, osseointegrasyon ve osteoiletkenliğin teşviki gibi benzersiz özellikle...

Grafen, sp-hibridize karbondan oluşan tabaka benzeri iki boyutlu yapılara sahiptir. Diğer bazı allotroplar, grafenin genişletilmiş petek ağına bağlanabilir (örneğin, grafen tabakalarının istiflenmesi, aynı malzemeyi yuvarlarken 3D grafit oluştururken, 1D nanotüplerin oluşumuna neden olur1). Aynı şekilde,2'nin sarılması nedeniyle 0D fullerenler oluşur. Grafen, ambipolar alan etkisi ve oda sıcaklığında kuantum Hall etkisi içeren çekici fizikokimyasal ve optoelektronik özelliklere sahiptir 3,4. Tek moleküllü adsorpsiyon olaylarının tespiti ve son derece yüksek taşıyıcı hareketliliği, grafen 5,6'nın çekici özelliklerine katkıda bulunur. Ayrıca, dar genişliklere ve büyük bir ortalama serbest yola, yüksek akım yoğunluğuna sahip düşük dirençliliğe ve yüksek elektron hareketliliğine sahip grafen nanoşeritler (GNR'ler), umut verici birbirine bağlanan malzemeler olarak kabul edilir7. Bu nedenle, GNR'ler sayısız cihazdaki uygulamalar için ve daha yakın zamanda nanotıpta, özellikle doku mühendisliğinde ve ilaç dağıtımındaaraştırılmaktadır 8.
Çeşitli travmatik rahatsızlıklar arasında, kemik yaralanmaları, kırığın stabilize edilmesi, rejenerasyon ve yeni kemikle replasman, enfeksiyona direnme ve birleşmeyen kemiğin yeniden hizalanması zorluklarından dolayı en zorlayıcılardan biri olarak kabul edilir 9,10. Femur mili kırıkları için cerrahi işlemler tek alternatif olmaya devam etmektedir. Orta Amerika ve Avrupa'daki kemik yaralanmalarının tedavisi için her yıl yaklaşık 52 milyon dolar harcandığı belirtilmelidir11.
Kemik dokusu mühendisliği uygulamaları için biyoaktif iskeleler, kemiğin kendisinin mikro ve nano mimari özelliklerine benzedikleri için nano-hidroksiapatit (nHAP) dahil edilerek daha etkili olabilir12. Kimyasal olarak 1.67 Ca/P molar oranı ile Ca10(PO4)6(OH)2 olarak temsil edilen HAP, biyomedikal uygulamalar için, özellikle periodontal defektlerin tedavisinde, sert dokuların ikame edilmesinde ve ortopedik ameliyatlar için implant üretiminde en çok tercih edilen13,14'tür. Bu nedenle, GNR'lerle güçlendirilmiş nHAP bazlı biyomalzemelerin üretimi üstün biyouyumluluğa sahip olabilir ve osseointegrasyonu teşvik etme ve osteoiletken olma yetenekleri nedeniyle avantajlı olabilir15,16. Bu tür hibrid kompozit iskeleler, hücre yapışması, yayılması, çoğalması ve farklılaşması gibi biyolojik özellikleri koruyabilir17. Burada, Şekil 1'de gösterildiği gibi nHAP ve GNR'lerin mekansal düzenlemesini rasyonel olarak değiştirerek kemik dokusu mühendisliği için iki yeni nanokompozitin üretimini sunuyoruz. Burada iki farklı nHAP-GNR düzenlemesinin kimyasal ve yapısal özellikleri değerlendirilmiştir.

<table><tbody><tr><td>Amonyum fosfat monobazik</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>216003-100G</td><td>Sentez</td></tr><tr><td>Kalsiyum nitrat tetrahidrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>237124</td><td>Sentez</td></tr><tr><td>Santrifüjü</td><td>Hettich</td><td>EBA 200S</td><td>Kurtarma</td></tr><tr><td>Fourier dönüşümü kızılötesi spektrometresi</td><td>Brucker</td><td>Vertex 70</td><td>Karakterizasyonu</td></tr><tr><td>Grafen nanoribbon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>922714</td><td>Sentezi</td></tr><tr><td>Yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Themis Titan 300</td><td>Karakterizasyon</td></tr><tr><td>Manyetik karıştırıcı</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS7 S68</td><td>İşlevselleştirme</td></tr><tr><td>Mikropipetleri</td><td>TreffLab</td><td>06H35687</td><td>Reaktif hazırlama</td></tr><tr><td>pH metre</td><td>Eutech pH5+</td><td>ECPH503PLUSK</td><td>Reaktif hazırlama</td></tr><tr><td>Termogravimetrik analizör</td><td>TA Instruments</td><td>SDT Q600</td><td>Karakterizasyon</td></tr><tr><td>Ultrasonik banyo</td><td>Bandelin</td><td>DT100</td><td>İşlevselleştirme</td></tr><tr><td>Üniversal Fırın</td><td>Memmert</td><td>UF55</td><td>İşlevselleştirme</td></tr><tr><td>Tartı terazisi</td><td>Precisa</td><td>XB220A</td><td>Reaktif hazırlama</td></tr><tr><td>X-ışını difraktometresi</td><td>Brucker</td><td>D8-İleri</td><td>Karakterizasyon</td></tr></tbody></table>

kemik doku mühendisliğinde potansiyel kullanım için grafen-hidroksiapatit nanokompozitlerin sentezi

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

Kemik dokusu mühendisliği için yeni malzemeler geliştirmek, nanotıbbın en önemli itme alanlarından biridir. Hücre yapışmasını, çoğalmasını ve osteogenezini kolaylaştırmak için hidroksiapatit ile çeşitli nanokompozitler üretilmiştir. Bu çalışmada, hibrid nanokompozitler, biyoaktif iskelelerde kullanıldığında potansiyel olarak kemik dokusu rejenerasyonunu artırabilecek grafen nanoşeritler (GNR'ler) ve hidroksiapatit nanopartikülleri (nHAP'lar) kullanılarak başarıyla geliştirilmiştir. Bu nanoyapılar biyouyumlu olabilir. Burada roman materyallerinin hazırlanmasında iki yaklaşım kullanılmıştır. Bir yaklaşımda, nHAP'ın sentezlendiği ve aynı anda GNR'lere konjuge edildiği bir birlikte işlevselleştirme stratejisi kullanıldı, bu da GNR yüzeylerinde nHAP'ın nanohibritleriyle sonuçlandı (nHAP / GNR olarak belirtildi). Yüksek çözünürlüklü iletim elektron mikroskobu (HRTEM), nHAP / GNR kompozitinin, iğne benzeri nHAP'ın (40-50 nm uzunluğunda) ayrık yamaları (150-250 nm) ile GNR'lerin ince, ince yapılarından (maksimum uzunluk 1.8 μm) oluştuğunu doğruladı. Diğer yaklaşımda, ticari olarak temin edilebilen nHAP, GNR kaplı nHAP (GNR / nHAP olarak belirtilir) oluşturan GNR'lerle konjuge edildi (yani, nHAP / GNR nanohibritine göre zıt bir yönelimle). İkinci yöntem kullanılarak oluşturulan nanohibrit, yüzeyde bir GNR ağı ile kaplı 50 nm ila 70 nm arasında değişen bir çapa sahip nHAP nanosferleri sergiledi. Enerji dağıtıcı spektrumlar, elemental haritalama ve Fourier dönüşüm kızılötesi (FTIR) spektrumları, nHAP ve GNR'lerin her iki nanohibritte de başarılı entegrasyonunu doğruladı. Termogravimetrik analiz (TGA), GNR'lerin varlığından dolayı yüksek ısıtma sıcaklıklarındaki kaybın GNR / nHAP ve nHAP / GNR için sırasıyla% 0.5 ve% 0.98 olduğunu göstermiştir. Zıt yönelimlere sahip nHAP-GNR nanohibritleri, kemik dokusu mühendisliği uygulamalarını geliştirmek için hücresel fonksiyonları potansiyel olarak teşvik etmek için biyoaktif iskelelerde kullanılmak üzere önemli malzemeleri temsil eder.

HRTEM analizi Bireysel olarak, GNR'ler, Şekil 2'de gözlemlendiği gibi belirli bir mesafede bazı kıvrımlara sahip ince bambu benzeri yapılardı. En uzun GNR 1.841 μm iken, en küçük bükülmüş GNR 497 nm idi. Nanoribbonlar genellikle birçok yerde sarmal konfigürasyonlar oluşturmak için bükülmeye atfedilebilecek genişlikte gözle görülür bir varyasyon gösterdi. GNR'lerin bu tür tek yönlü hizalaması, manyetik özellikler, iletkenlik veya ısı taşıma7 gibi çe...

Grafen nanoşeritlerin ve hidroksiapatit nanopartiküllerinin yeni nanokompozitleri çözelti-faz sentezi kullanılarak hazırlandı. Bu melezler biyoaktif iskelelerde kullanıldığında doku mühendisliği ve kemik rejenerasyonunda potansiyel uygulamalar sergileyebilir.

Kemik Doku Mühendisliğinde Potansiyel Kullanım için Grafen-Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Sentezi

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

Bu çalışma, nano hidroksiapatit ve grafen nanoşeritlerin zıt yönelimli yeni kompozitlerini üretme stratejisini açıklamaktadır. Bu biyomalzemeler kemik dokusu mühendisliği iskelelerinin geliştirilmesinde önemlidir. Bu basit bir tek tencere sentezidir.Hızlı, etkili ve ekonomik bir yöntemdir. Bu çalışma, daha fazla kemik dokusu rejenerasyonunun hızlı iyileşmeyi teşvik edeceği kemik yaralanmalarının ve ilişkili rahatsızlıkların tedavisi bağlamıyla son derece ilgilidir. Başlamak için, reaksiyon karışımının 50 mililitresini kullanarak hidroksiapatitin bozulmamış nanopartiküllerini sentezleyin.Damla yönünde, yaklaşık 10 pH'lık bir pH'ı korumak için% 25 amonyumhidroksit ekleyin. Bundan sonra, reaksiyon karışımını 30 dakika boyunca ultrason ışınlaması ile çalkalayın. Elde edilen çözeltinin, hidroksiapatit nanopartiküllerinin beyaz çökeltisi çökelene kadar oda sıcaklığında 120 saat olgunlaşmasına izin verin.Hidroksiapatitin nanopartiküllerini, oda sıcaklığında beş dakika boyunca 1.398 x g'de santrifüjleme ile geri kazanın. Çökeltiyi üç kez deiyonize suyla yıkayın. nHAP / GNR nanokompozitini hazırlamak için, bir kofonksiyonelleştirme stratejisi kullanın, beş miligram grafen nanoşeritlerinin bir molar kalsiyum nitrat tetrahidrat ve 0.67 molar diamonyum hidrojen fosfat karışımında 50 mililitrelik bir son hacme çözülmesiyle başlayın.Bu reaksiyon sırasında, pH'ı yaklaşık 10'da tutmak için% 25 oranında amonyum hidroksit damla ekleyin. Elde edilen karışımı 30 dakika boyunca ultrasonikasyon ile çalkalayın. Reaksiyonun tamamlanmasından sonra, çözeltiyi olgunlaşana kadar oda sıcaklığında 120 saat boyunca bozulmadan bırakın.Grafin nanoşeritlerini kaplayan hidroksiapatit nanopartiküllerinin jelatinimsi bir çökeltisinin oluşumunu gözlemleyin, ardından beyaz bir nHAP / GNR çökeltisi çökelir. Çökeltiyi oda sıcaklığında beş dakika boyunca 1.398 x g'de santrifüjleme ile üç kez yıkayın, ardından deiyonize suda yeniden dağıtın. GNR / nHAP nanokompozitlerini sentezlemek için, ticari olarak temin edilebilen hidroksiapatit nanopartiküllerini, beş miligram grafin nanoşeritleri ile desteklenmiş, 50 mililitre deiyonize suda mililitre başına beş miligram konsantrasyonda askıya alın.Elde edilen karışımı 30 dakika boyunca ultrasonikasyon ile çalkalayın ve daha sonra, karışımı oda sıcaklığında 120 saat boyunca bozulmadan bırakın. Olgunlaşmadan sonra, elde edilen GNR / nHAP'ın beyaz çökeltisini, oda sıcaklığında beş dakika boyunca 1.398 x g'de santrifüjleme ile geri kazanın. Deiyonize su kullanarak numuneyi üç kez yıkayın.nHAP / GNR nanokompozitinin HRTEM analizi, uzunluk ve genişlikte 150 ila 250 nanometre arasında nHAP yamaları gösterdi. Elemental haritalama, GNR'ler üzerindeki aracılı düğüm yamalarının, elementel kalsiyum ve fosforun varlığı nedeniyle gerçekten nHAP olduğunu doğruladı. GNR / nHAP nanokompozitlerinde, GNR küresel nHAP nanopartiküllerinin yüzeyinde ince filmler oluşturdu.EDS analizi, GNR'lere bağlı karbon içeriğinde net bir artış gösterirken, kalsiyum ve fosfora özgü zirveler nHAP'a bağlıydı. nHAP / GNR spektrumundaki karbon içeriğindeki belirgin artış, üzerinde sadece küçük taze sentezlenmiş nHAP yamalarının gözlendiği GNR'lerin çoğundan kaynaklanmaktadır. XRD analizi, sırasıyla 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 ve 213 düzlemlerine karşılık gelen nHAP güçlü zirvelerinin altıgen kristal yapısını doğruladı ve sentezlenen nHAP'ın saflığını doğruladı.TGA analizi, nHAP'ın kristalleşmesi nedeniyle 200 santigrat dereceden sonra 500 santigrat dereceye kadar kütlede istikrarlı bir düşüş olduğunu göstermiştir. Daha fazla ısıtma, komplekslerin ayrışmasına yol açtı. GNR varlığı nedeniyle kaybedilen GNR/nHAP ve nHAP/GNR'de %0.5-0.98 arasında bulunmuştur.Reaktiflerin eklenme sırası ve reaksiyon koşulları, nanokompozitlerin istenen ters yönünü elde etmek için en kritik öneme sahiptir. Nanokompozitlerin osteogenezi teşvik etme potansiyelini kontrol etmek için hücre hatları tabanlı çalışmalar yapılabilir. Bu, doku mühendisliği için hücresel yanıtın oryantasyon aracılı modülasyonunda yeni bir alan açacaktır.

synthesis-graphene-hydroxyapatite-nanocomposites-for-potential-use

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Grafen biyomedikal implantlar için kaplama malzemesi olarak potansiyel sunmaktadır. Biz bu çalışmada grafen nanometre kalınlığında tabakalar ile kaplama nitinol alaşımları için bir yöntem göstermek ve grafen implant yanıtı etkilememektedir nasıl belirler.

Biyomedikal implantlar için Grafen Kaplamalar

Bu yazıda, yüzeysel emaye yeniden inşası için bir amelogenin kitosan hidrojel imalatı için bir protokol açıklar. Hidrojel apatit kristallerinin yerinde büyüme Organize restorasyonların etkinliğini ve dayanıklılığını artıracak yoğun bir emaye-restorasyon arayüzü kurdu.

Için Amelogenin-kitosan hidrojelin geliştirilmesi<em&gt; In Vitro</emBir Yoğun Arayüzü ile&gt; Emaye büyütme

Tasarlanmış mikro kanallarla kemik benzeri bir şablon oluşturmak için adım adım genel bir süreç sunulmaktadır. Şablonun yüksek emilim ve tutma yetenekleri, mikro kanallar aracılığıyla kılcal hareket ile gösterilir.

Mikro-kanallar tarafından Distinctive Kılcal Eylem Bone gibi şablonları Büyük Kemikli Defekt Restorasyon Hücreleri İşe Alım geliştirin edebilirsiniz

Electrospun nanolifler oranı, mükemmel mekanik bütünlüğü ağırlığı ve hücre büyümesi ve çoğalması desteklemek için yüksek bir yüzey alanı vardır. Bu nanolifler biyomedikal uygulamalarda geniş bir yelpazesi var. Burada Elektrospinning tekniği kullanılarak, keratin / PCL nanolifler imal ve doku mühendisliğinde olası uygulamalar için lifleri karakterize.

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

poli (N-izopropil akrilamid) -graft-kondroitin sülfat oluşan enjekte edilebilir doku mühendisliği iskelesi (PNIPAAm-g-CS) içeren aljinat mikro hazırlandı. Özellikleri ve in vitro biyouyumluluk şişme yapışma mukavemeti, bu çalışmada incelenmiştir. Burada geliştirilen karakterizasyon teknikleri diğer thermogelling sistemleri için geçerli olabilir.

Doku Mühendisliği Aljinat mikropartiküllerin ile Thermogelling Poli (N-izopropil) -graft-kondroitin Sülfat Kompozitlerin Sentezi

Bu kağıt, yüksek kaliteli Biyolojik Tabanlı Akıllı nano hidroksiapatit çabuk imalatı için yeni bir yöntem tarif eder. Bu biyomateryali ortopedi, kraniofasyal cerrahi ve diş hekimliğinde klinik uygulamalar için yenilikçi tıbbi cihazlar geniş bir yelpazede üretiminde büyük önem taşımaktadır.

Biyomedikal Uygulamalar için Biyolojik Tabanlı Akıllı Nano Hidroksiapatit Rapid Mix Hazırlanması

İleri düzey malzemeler antimikrobiyal karakterizasyonu için bir protokol tanıtacağız. Burada, malzeme yüzeylerde Antimikrobiyal aktivite birbirini tamamlayan iki yöntemine göre ölçülür: bir agar disk difüzyon testi üzerinde dayanır, ve diğeri de ISO 22196:2007 norm dayalı standart bir prosedür.

Antimikrobiyal Biyomühendislik uygulamalar için gelişmiş malzeme karakterizasyonu

Bu yazıda, periferik doku mühendisliğinde kullanılmak üzere grafen içeren biyohibrid hidrojel biyomürekkebin hazırlanması gösterilmektedir. Bu 3D biyohibrid materyal kullanılarak, kök hücrelerin nöral farklılaşma protokolü gerçekleştirilir. Bu, benzer biyomateryallerin kliniğe getirilmesinde önemli bir adım olabilir.

Periferik Nöromühendislik için Grafen Bazlı 3D Biyohibrid Hidrojel Biyomürekkebin Hazırlanması ve Karakterizasyonu

Bu protokol, jelatin bazlı granüler bir destekte bir kalsiyum fosfat mürekkebi biriktirerek kemik benzeri yapılar üretmek için bir 3D baskı tekniğini açıklar. Baskılı kemik analogları, baskının doğrudan toplanması veya multifazik yapılar için canlı bir hücre matrisi içinde çapraz bağlanma esnekliği ile serbest formda biriktirilir.

Kemik Analoglarının Üretimi için Hücre Yüklü Süspansiyonlarda Seramik Çok Yönlü Biyobaskı

Bu çalışmada, bitki bazlı biyomalzemelerin hücre çözme, fiziksel karakterizasyon, görüntüleme ve in vivo implantasyon yöntemlerinin yanı sıra yapı iskelelerinde hücre tohumlama ve farklılaşma yöntemlerini detaylandırıyoruz. Açıklanan yöntemler, kemik dokusu mühendisliği uygulamaları için bitki bazlı biyomalzemelerin değerlendirilmesine izin verir.

In Vitro ve In Vivo Kemik Doku Mühendisliği için Hücrelerden Arındırılmış Elma Türevi İskeleler

Mezenkimal kök hücrelerden üretilen yapay kıkırdak dokusunun implante edilmesiyle endokondral kemikleşme yoluyla kemik tedavisi, geleneksel tedavilerin dezavantajlarını aşma potansiyeline sahiptir. Hyaluronik asit hidrojelleri, in vivo kaynaşmış greftler arasında vaskülarizasyon ile entegre kemik oluşturmanın yanı sıra homojen olarak farklılaşmış kıkırdak greftlerinin ölçeklendirilmesinde etkilidir.

Mezenkimal Kök Hücreler Kullanılarak İn Vivo Endokondral Ossifikasyon Yoluyla Entegre Kemik Oluşumu

Keşfedin kemik doku mühendisliği için grafen nanoribbon ve hidroksiapatit nanokompozitlerin sentezini. Bu hızlı, ekonomik teknik biyouyumlu iskeleler geliştirerek kemik yaralarının iyileşmesini destekler.

Kemik Doku Mühendisliğinde Potansiyel Kullanım için Grafen-Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Sentezi

Daha fazla video keşfet