Wiley

Vật liệu gốm thủy tinh sinh học A‐W có độ bền cao đã được ngâm trong nhiều dung dịch nước không tế bào khác nhau về nồng độ ion và pH. Sau khi ngâm trong 7 và 30 ngày, những thay đổi cấu trúc bề mặt của gốm thủy tinh đã được điều tra bằng phương pháp phổ phản xạ hồng ngoại biến đổi Fourier, nhiễu xạ tia X màng mỏng và quan sát kính hiển vi điện tử quét, so sánh với những thay đổi cấu trúc bề mặt in vivo. Dung dịch đệm Tris, nước tinh khiết được đệm bằng trishydroxymethyl-aminomethane, được nhiều tác giả sử dụng như một “dung dịch mô phỏng cơ thể”, không tái tạo được những thay đổi cấu trúc bề mặt in vivo, cụ thể là sự hình thành apatite trên bề mặt. Một dung dịch mà nồng độ ion và pH gần giống như của huyết tương máu người—tức là Na⁺ 142,0, K⁺ 5,0, Mg²⁺ 1,5, Ca²⁺ 2,5, Cl⁻ 148,8, HCO₃⁻ 4,2 và PO₄²⁻ 1,0 mM và được đệm ở pH 7,25 với trishydroxymethylaminomethane—đã tái tạo chính xác những thay đổi cấu trúc bề mặt in vivo. Điều này cho thấy cần phải lựa chọn cẩn thận dung dịch mô phỏng cơ thể cho các thí nghiệm in vitro. Kết quả cũng hỗ trợ khái niệm rằng pha apatite trên bề mặt gốm thủy tinh A‐W được hình thành thông qua phản ứng hóa học của gốm thủy tinh với các ion Ca²⁺, HPO₄s2− và OH⁻ trong dịch cơ thể.

Việc phát triển một loại gốm sứ calcia-phosphosilicate có khả năng liên kết với xương được thảo luận. Một mô hình lý thuyết để giải thích về sự liên kết tại bề mặt giao diện dựa trên các nghiên cứu in-vitro về độ hòa tan của gốm sứ trong các cơ chế tinh thể hydroxyapatite tại bề mặt giao diện, so sánh với kết quả histology và cấu trúc vi mô khi cấy ghép vào xương đùi chuột in-vivo.

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

Mục đích của nghiên cứu hiện tại là đánh giá tác động của các đặc điểm bề mặt khác nhau đối với sự hội nhập xương của các implant titanium. Các implant hình silô rỗng với sáu bề mặt khác nhau đã được đặt vào các phần giữa của xương chày và xương đùi ở sáu con lợn mini. Sau 3 và 6 tuần, các implant cùng với xương xung quanh đã được loại bỏ và phân tích trong các mặt cắt ngang không vôi hóa. Kiểm tra mô học cho thấy có sự tiếp xúc trực tiếp giữa xương và implant ở tất cả các implant. Tuy nhiên, các phân tích hình thể cho thấy sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ tiếp xúc giữa xương và implant, khi đo trong xương xốp. Các bề mặt implant đã được điện hóa cũng như bề mặt được phun cát và tẩy axit (cỡ trung bình; HF/HNO₃) có tỷ lệ tiếp xúc xương thấp nhất với các giá trị trung bình dao động từ 20 đến 25%. Các implant phun cát với cỡ hạt lớn và các implant đã được phun plasma titanium cho thấy tỷ lệ tiếp xúc xương trung bình từ 30 đến 40%. Mức độ tiếp xúc giữa xương và implant cao nhất được quan sát thấy ở các bề mặt phun cát và tấn công bằng axit (cỡ hạt lớn; HCl/H₂SO₄) với các giá trị trung bình từ 50 đến 60%, và các implant phủ hydroxylapatite (HA) với 60 đến 70%. Tuy nhiên, lớp phủ HA liên tục cho thấy dấu hiệu của sự hấp thụ. Có thể kết luận rằng mức độ tiếp xúc giữa xương và implant có mối tương quan tích cực với độ nhám tăng lên của bề mặt implant.

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.

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.

Cartilaginous implants for potential use in reconstructive or orthopedic surgery were created using chondrocytes grown on synthetic, biodegradable polymer scaffolds. Chondrocytes isolated from bovine or human articular or costal cartilage were cultured on fibrous polyglycolic acid (PGA) and porous poly(L)lactic acid (PLLA) and used in parallel in vitro and in vivo studies. Samples were taken at timed intervals for assessment of cell number and cartilage matrix (sulfated glycosaminoglycan [S‐GAG], collagen). The chondrocytes secreted cartilage matrix to fill the void spaces in the polymer scaffolds that were simultaneously biodegrading. In vitro, chondrocytes grown on PGA for 6 weeks reached a cell density of 5.2 × 10⁷ cells/g, which was 8.3‐fold higher than at day 1, and equalled the cellularity of normal bovine articular cartilage. In vitro, the cell growth rate was approximately twice as high on PGA as it was on PLLA; cells grown on PGA produced S‐GAG at a high steady rate, while cells grown on PLLA produced only minimal amounts of S‐GAG. These differences could be attributed to polymer geometry and biodegradation rate. In vivo, chondrocytes grown on both PGA and PLLA for 1–6 months maintained the three‐dimensional (3‐D) shapes of the original polymer scaffolds, appeared glistening white macroscopically, contained S‐GAG and type II collagen, and closely resembled cartilage histologically. These studies demonstrate the feasibility of culturing isolated chondrocytes on biodegradable polymer scaffolds to regenerate 3‐D neocartilage. © 1993 John Wiley & Sons, Inc.

Mục tiêu của nghiên cứu này là đạt được sự liên kết hóa học trực tiếp giữa các vật liệu cấy ghép có cấu trúc chắc chắn với các mô cứng và mềm. Mục tiêu này đã được thực hiện thông qua việc phát triển một loạt các loại thủy tinh sinh học và gốm sinh học có hoạt tính bề mặt. Việc giải phóng có kiểm soát các ion Ca, P và Na từ bề mặt của các vật liệu tạo ra pH kiềm và các thành phần dinh dưỡng vào thời điểm cơ thể có thể đưa các ion này vào các mô mới được hình thành. Kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử của các cấy ghép in-vivo trong xương đùi và cơ của chuột cho thấy sự phát triển của các giao diện sinh lý học liên kết hóa học ổn định sau 6 tuần. Cấu trúc vi mô và độ tinh thể của các vật liệu không ảnh hưởng đến sự liên kết đạt được. Các phép đo cơ học về sức mạnh liên kết trong xương cho thấy xương gãy trước khi giao diện gãy. Các nghiên cứu in-vitro về sự tinh chất protein, tinh thể hydroxyapatite, và động học hòa tan tương quan với lý thuyết liên kết bề mặt được đề xuất.

Bài báo mô tả quá trình chế tạo các chất hoạt động bề mặt polime khối chỉ được tạo ra từ oxit propylene và oxit ethylene. Các tính chất vật lý của một chất hoạt động bề mặt không ion có khối lượng phân tử 12,500, Pluronic F‐127, được trình bày. Dữ liệu về độ độc của chuỗi polime được xem xét. Quá trình chuẩn bị dung dịch nước lạnh của dung dịch F‐127, trong đó sau đó thêm các muối bạc và các dược phẩm khác, được mô tả. Bằng việc nâng cao nhiệt độ, những chất lỏng này được chuyển đổi thành gel “kêu” mạnh hoặc thuốc mỡ nhớt phù hợp cho việc áp dụng lên vết bỏng hoặc vùng da bị xước. Các yếu tố liên quan đến việc thay đổi sức bền suất của gel được trình bày.

Việc tổng hợp poly(lactic acid) từ các lactide vòng và các tính chất của các polyme đã được chuẩn bị đã được mô tả. Tốc độ phân hủy trong ống nghiệm dưới điều kiện đồng nhất và dị nhất đã được đo. Kinetics của quá trình khử este dưới điều kiện đồng nhất có bậc hai và năng lượng kích hoạt đã được tính toán là 11 Kcal/mol. Giá trị này tương đương với giá trị tìm thấy cho quá trình thủy phân của các este alkyl. Một phương pháp sinh học trong ống nghiệm để xác định sự phân hủy của poly(lactic acid) đã được mô tả. Phương pháp này cho thấy, theo đúng mong đợi, rằng poly(dl-lactic acid) phân hủy với tốc độ nhanh hơn so với L(+) lactic acid. Các kết quả ban đầu của việc đánh giá y tế đối với các polyme ở dạng chỉ khâu, thanh và phim đã được trình bày.