Wiley

High‐strength bioactive glass‐ceramic A‐W was soaked in various acellular aqueous solutions different in ion concentrations and pH. After soaking for 7 and 30 days, surface structural changes of the glassceramic were investigated by means of Fourier transform infrared reflection spectroscopy, thin‐film x‐ray diffraction, and scanning electronmicroscopic observation, in comparison with in vivo surface structural changes. So‐called Tris buffer solution, pure water buffered with trishydroxymethyl‐aminomethane, which had been used by various workers as a “simulated body fluid,” did not reproduce the in vivo surface structural changes, i.e., apatite formation on the surface. A solution, ion concentrations and pH of which are almost equal to those of the human blood plasma—i.e., Na⁺ 142.0, K⁺ 5.0, Mg²⁺ 1.5, Ca²⁺ 2.5, Cl⁻ 148.8, HCO₃⁻ 4.2 and PO₄²⁻ 1.0 mM and buffered at pH 7.25 with the trishydroxymethylaminomethane–most precisely reproduced in vivo surface structure change. This shows that careful selection of simulated body fluid is required for in vitro experiments. The results also support the concept that the apatite phase on the surface of glass‐ceramic A‐W is formed by a chemical reaction of the glass‐ceramic with the Ca²⁺, HPO₄²⁻, and OH⁻ ions in the body fluid.

The development of a bone‐bonding calcia‐phosposilicate glass‐ceramic is discussed. A theoretical model to explain the interfacial bonding is based upon in‐vitro studies of glass‐ceramic solubility in interfacial hydroxyapatite crystallization mechanisms, compared with in‐vivo rat femur implant histology and ultrastructure results.

Kiến trúc của một giải pháp thay thế mô được sản xuất có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự phát triển của mô. Một cấu trúc poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) mới với kiến trúc độc đáo được sản xuất qua quy trình điện phân đã được phát triển cho các ứng dụng kỹ thuật mô. Điện phân là một quy trình mà trong đó các sợi siêu mịn được hình thành trong một trường điện tĩnh cao áp. Cấu trúc được tạo ra từ điện phân, gồm các sợi PLGA có đường kính từ 500 đến 800 nm, có hình thái tương tự như chất nền ngoại bào (ECM) của mô tự nhiên, được đặc trưng bởi sự phân bố đường kính lỗ rộng và độ xốp cao cùng với các tính chất cơ học hiệu quả. Một cấu trúc như vậy đáp ứng các tiêu chí thiết kế thiết yếu của một giàn giáo kỹ thuật lý tưởng. Sự tương tác thuận lợi giữa tế bào và chất nền trong cấu trúc tế bào hỗ trợ cho tính tương thích sinh học chủ động của cấu trúc này. Cấu trúc nan sợi điện phân có khả năng hỗ trợ sự gắn kết và phát triển của tế bào. Các tế bào được gieo lên cấu trúc này có xu hướng duy trì hình dạng kiểu hình và phát triển theo sự định hướng của các nanofiber. Giàn giáo phân hủy sinh học mới này có tiềm năng ứng dụng cho kỹ thuật mô dựa trên kiến trúc độc nhất của nó, hoạt động để hỗ trợ và hướng dẫn sự phát triển của tế bào. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res 60: 613–621, 2002

The purpose of the present study was to evaluate the influence of different surface characteristics on bone integration of titanium implants. Hollow‐cylinder implants with six different surfaces were placed in the metaphyses of the tibia and femur in six miniature pigs. After 3 and 6 weeks, the implants with surrounding bone were removed and analyzed in undecalcified transverse sections. The histologic examination revealed direct bone‐implant contact for all implants. However, the morphometric analyses demonstrated significant differences in the percentage of bone‐implant contact, when measured in cancellous bone. Electropolished as well as the sandblasted and acid pickled (medium grit; HF/HNO₃) implant surfaces had the lowest percentage of bone contact with mean values ranging between 20 and 25%. Sandblasted implants with a large grit and titanium plasmasprayed implants demonstrated 30–40% mean bone contact. The highest extent of bone‐implant interface was observed in sandblasted and acid attacked surfaces (large grit; HCl/H₂SO₄) with mean values of 50–60%, and hydroxylapatite (HA)‐coated implants with 60–70%. However, the HA coating consistently revealed signs of resorption. It can be concluded that the extent of bone‐implant interface is positively correlated with an increasing roughness of the implant surface.

Hiệu quả của 4‐methacryloxyethyl trimellitate anhydride (4‐META) trên sự bám dính giữa một thanh acrylic với ngà răng và men răng đã được nghiên cứu. Việc ăn mòn các bề mặt răng bằng dung dịch axit citric 10% - muối sắt (III) 3% trước khi bám dính cho thấy có hiệu quả. Các monome có cả nhóm kị nước và ưa nước như 4‐META đã thúc đẩy sự thẩm thấu của monome vào mô cứng. Các monome đã thẩm thấu sẽ tự polymer hóa in situ và tạo ra sự bám dính tốt với các bề mặt răng. Độ bám dính kéo kéo là 18 MPa trên ngà răng đã được ăn mòn. Các nghiên cứu bằng kính hiển vi electron quét cho thấy các monome có khả năng liên kết với mô cứng. Sự bám dính tốt không phải do liên kết ở các ống mà như đã được xem xét trước đó.

The feasibility of the use of porous ceramic materials in the permanent repair of skeletal defects was studied from the standpoint of physiological compatibility and in growth of natural bone. High‐fired calcium aluminate samples in the form of quarter‐inch diameter cylindrical pellets containing interconnecting porous networks were implanted in vivo into canine femurs for 4‐, 11‐, and 22‐week periods. The implants had 65% porosity with pore size falling within one of five distinct ranges from less than 45 μ to about 200 μ in diameter.

Thin sections were prepared by grinding (poly) methyl methacrylate‐mounted cross sections of the femurs containing the implanted ceramic samples and adjacent soft tissues. Tissue‐prosthetic compatibility was determined using standard histological thin section procedures, electron microbeam probe examinations, autoradiographic techniques, microfadiographic techniques, microchemistry techniques, and ultra‐violet fluorescent techniques. Optical microscopic evaluations of each section showed the ceramic samples to be bound lightly by natural bone and gave no detectable signs of tissue incompatibility. Minimum pore size for significant ingrowth of natural bone was indicated to be between 75 and 100 μ.

Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến sự phát triển, phân hóa và tổng hợp protein của tế bào xương được nghiên cứu. Các tế bào giống như tế bào xương người (MG63) được nuôi cấy trên các đĩa titan (Ti) đã được chuẩn bị theo một trong năm quy trình xử lý khác nhau. Tất cả các đĩa đều được xử lý trước bằng acid hydrofluoric - acid nitric và rửa (PT). Các đĩa PT cũng đã được: rửa, và sau đó mài điện (EP); phun cát mịn, ăn mòn bằng HCl và H₂SO₄, và rửa (FA); phun cát thô, ăn mòn bằng HCl và H₂SO₄, và rửa (CA); hoặc phun plasma Ti (TPS). Nhựa nuôi cấy mô tiêu chuẩn được sử dụng làm nhóm đối chứng. Topography và hình thái bề mặt được đánh giá bằng kính hiển vi sáng và tối, kính hiển vi điện tử quét phát xạ lạnh và kính hiển vi huỳnh quang laze, trong khi thành phần hóa học được lập bản đồ bằng phân tích năng lượng tán xạ tia X và phân bố nguyên tố được xác định bằng quang phổ điện tử Auger. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến các tế bào được đánh giá bằng cách đo số lượng tế bào, sự tích hợp [³H]thymidine vào ADN, hoạt tính đặc hiệu của phosphatase kiềm, sự tích hợp [³H]uridine vào ARN, sự tích hợp [³H]proline vào protein dễ tiêu hóa bằng collagenase (CDP) và protein không dễ tiêu hóa bằng collagenase (NCP), cũng như sự tích hợp [³⁵S]sulfate vào proteoglycan.

Dựa trên phân tích bề mặt, năm bề mặt Ti khác nhau được xếp hạng theo thứ tự từ mượt đến nhám nhất: EP, PT, FA, CA, và TPS. Một lớp TiO₂ được tìm thấy trên tất cả các bề mặt với độ dày dao động từ 100 Å ở nhóm mượt nhất đến 300 Å ở nhóm nhám nhất. Khi so sánh với các nền nuôi cấy tế bào liên tục trên nhựa, số lượng tế bào giảm trên các bề mặt TPS và tăng trên các bề mặt EP, trong khi số lượng tế bào trên các bề mặt khác tương đương với nhựa. Sự tích hợp [³H]Thymidine có mối liên hệ nghịch với mức độ nhám bề mặt. Hoạt tính cụ thể của phosphatase kiềm trong các tế bào được phân lập giảm khi độ nhám bề mặt tăng, ngoại trừ những tế bào được nuôi cấy trên CA. Ngược lại, hoạt tính enzyme trong lớp tế bào chỉ giảm ở các nuôi cấy được nuôi trên bề mặt đã qua xử lý FA và TPS. Có mối tương quan trực tiếp giữa độ nhám bề mặt và sản xuất RNA và CDP. Độ nhám bề mặt không có tác động rõ rệt đến sản xuất NCP. Synthesis proteoglycan của các tế bào bị ức chế trên tất cả các bề mặt đã nghiên cứu, với mức ức chế lớn nhất được quan sát trong các nhóm CA và EP. Những kết quả này chứng minh rằng độ nhám bề mặt làm thay đổi sự phát triển, phân hóa và sản xuất ma trận của tế bào xương in vitro. Kết quả cũng cho thấy rằng độ nhám bề mặt của implant có thể đóng vai trò trong việc xác định biểu hiện kiểu hình của các tế bào in vivo.

The objective of this research is to achieve direct chemical bonding of structurally strong implant materials with hard and soft tissues. This objective has been achieved through the development of a series of surface‐active bioglasses and bioglass‐ceramics. A controlled release of Ca, P, and Na ions from the surface of the materials produces an alkaline pH and nutrient constituents at a time when the body can incorporate the ions into newly formed tissues. Optical and electron microscopy of in‐vivo implants in rat femurs and muscles show the development of stable chemically bonded physiological interfaces after 6 weeks. Microstructure and crystallinity of the materials do not influence the bonding achieved. Mechanical measurements of the bond strength in bone show that the bone fractures before the interface does. In‐vitro studies of protein epitaxy, hydroxyapatite crystallization, and solubility kinetics correlate with the proposed interfacial bonding theory.

The preparation of block polymer surface‐active agents derived solely from propylene oxide and ethylene oxide is described. The physical properties of a nonionic surfactant of 12,500 molecular weight, Pluronic F‐127, are presented. The toxicity data of the polymeric series is reviewed. The preparation of cold aqueous solutions of the F‐127 solution, to which silver salts and other medicaments are then added, is described. By raising the temperature, these fluid liquids are then converted to strong “ringing” gels or viscous ointments which are suitable for application to a burn wound or abraded skin area. The factors involved in altering the yield strength of the gel are presented.

The synthesis of poly(lactic acids) from the cyclic lactides and properties of the polymers prepared have been described. Degradation rates in vitro under homogeous and heterogeneous conditions have been measured. The kinetics of deesterification under homogeneous conditions is second order and an activation energy of 11 Kcal/mol has been calculated. This is comparable to the value found for the hydrolysis of alkyl acetates. A biological in vitro method for determining the degradation of poly(lactic acids) has been described. The method indicates, in accordance with expectations, that poly(dl‐lactic acid) degrades at a faster rate than L(+) lactic acid. Initial results of medical evaluation of the polymers in suture, rod, and film form are presented.