نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مواد، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی

2 استادیار، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی

10.22041/ijbme.2012.13113

چکیده

امروزه شیشه‌های زیست فعال با ترکیبات مختلف برای ترمیم نقیصه‌های استخوانی کاربردهای وسیعی یافته‌اند. بیومواد تزریق پذیر در مواردی که جراحی باز با مشکلات فراوانی همراه باشد و یا محل آسیب به آسانی در دسترس نباشد، مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این پژوهش نانو پودر شیشه زیست فعال به روش سل- ژل اسید و باز تهیه شد و به عنوان فاز جامد خمیرهای تزریق‌پذیر غیر قابل گیرش مورد استفاده قرار گرفت. ویژگی‌های پودر تهیه شده نیز با روش های مختلف بررسی شد. برای تهیه نانو کامپوزیت‌ها، شیشة زیست فعال با نسبت‌های مختلف محلول‌های هیالورونیک اسید و پلی وینیل الکل مخلوط شد. پایداری خمیرها در برخورد با محیط فیزیولوژیک بدن، به صورت کیفی مشاهده شد. رفتار رئولوژیک خمیرها در دو مد چرخشی و نوسانی بررسی شد. نتایج نشان دادند که اندازه ذرات پودر شیشه nm 30-20 است و این نانوکامپوزیت‌ها رفتار غیر نیوتنی shear thinningدارند. با افزودن پلی وینیل الکل پایداری خمیرها بیشتر شده،  مساحت حلقة هیسترزیس افزایش می‌یابد. آزمون‌های رئولوژی نوسانی مشخص کردند خمیرها رفتار ویسکوالاستیک داشته؛ ولی قسمت الاستیک آن غالب‌تر است. به طور کلی می‌توان از این بیو کامپوزیت به عنوان خمیر زیست فعال برای درمان بافت سخت و حتی بافت نرم استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Preparation and Rheological Properties of Bioactive Glass-Polyvinyl Alcohol Nanocomposites to Repair Bone Defects

نویسندگان [English]

  • Shekufe Borhan 1
  • Saeed Hesaraki 2

1 Ph.D student,Nanotechnology and Advanced Materials Research Department, Materials & Energy Research Center

2 Associate Professor, Nanotechnology and Advanced Materials Research Department, Materials & Energy Research Center

چکیده [English]

Bioactive glasses with different compositions have been extensively used as substitute for defective bones. Injectable biomaterial is important in clinical applications that involve defects with limited accessibility or when using minimally invasive surgical techniques. In this study bioactive glass nano-powder was synthesized by acid-base catalyzed sol-gel process and used as solid phase of injectable non-setting pastes. Morphological characteristics of powder were found by TEM. To prepare paste the powder was mixed with hyaluronic acid and polyvinyl alcohol solutions. Stability of pastes was determined by soaking in simulated body fluid. Rheological behaviours of paste in both rotation and oscillation modes were also measured. The results showed that particle size of glass powder was 20-30 nm. According to rheometry, these nano composites exhibited non-Newtonian shear thinning behaviour. By adding polyvinyl alcohol more stable paste with increased hysteresis loop area is obtained. The oscillatory tests revealed that these pastes were viscoelastic with more elastic character. The biocomposite can potentially be used as bioactive paste for the treatment of hard and even soft tissues.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano composit
  • Bioactive glass
  • Polyvinyl alcohol
  • Hyaluronic acid
  • rheology

[1] Vallet-Regi M., Gonzalez-Calbet J.M., Calcium phosphates as substitution of bone tissues.

Prog Solid State Chem, 2004; 32:1–31.

[2] Hench LL., Wilson J., In: Hench L.L, Wilson J., editors. An introduction to bioceramics. River Edge, Nj: World Scientific, 1993; p.3-8.

[3] Qi X, Ye J, Wang Y., Improved injectability and in vitro degradation of a calcium phosphate cement containing poly (lactide-co-glycolide) microspheres. ActaBiomater, 2008; 4:1837–45.

[4] Hamanishi C., Kitamoto K., Tanaka S., Otsuka M., Doi Y., Kitahashi T., A self-setting TTCP–DCPD apatite cement for release of vancomycin. J Biomed Mater Res B (ApplBiomater), 1996; 33:139–143.

[5] Farrar D.F., Rose J., Rheological properties of PMMA bone cements during curing.Biomaterials, 2001; 22(22):3005–13.

[6] PinaS ,Olhero SM., Gheduzzi S., Miles AW., Ferreira JMF., Influence of setting liquid composition and liquid-to-powder ratio on properties of a Mg-substituted calcium phosphate cement. ActaBiomaterialia, 2009; 5:1233–1240.

[7] Baroud G., Cayer E., Bohner M., Rheological characterization of concentrated aqueous beta-tricalcium phosphate suspensions: the effect of liquidto- powder ratio, milling time, and additives. ActaBiomater, 2005; 1: 357–63.

[8] Bohner M., Baroud G., Injectability of calcium phosphate pastes. Biomaterials, 2005; 26:1553–63.

[9] Reid J.W., Pietak A., Sayer M., Dunfield D., Smith TJN., Phase formation and evolution in the silicon substituted tricalcium phosphate/apatite system. Biomaterials, 2005; 26:2887–2897.

[10] Couto D.S., Hong Z., Mano JF., Development of bioactive and biodegradable chitosan-based injectable systems containing bioactive glass nanoparticles. ActaBiomaterialia, 2009; 5: 115–123.

[11] Shin D.Y., Hwang E., Cho IH., Moon MH., Molecular weight and structure characterization of sodium hyaluronate and its gamma radiation degradation products by flow field-flow fractionation and on-line multiangle light scattering. J Chromatogr A, 2007; 1160(1–2):270–5.

[12] Kai D., Li D., Zhu X., Zhang  L., Fan  H.,  Zhang X., Addition of sodium hyaluronate and the effect on performance of the injectable calcium phosphate

[13] Cement. J Mater Sci: Mater Med, 2009; 20:1595–1602.