Wiley

A new biomaterial has been developed by fixing native collagen with a polyepoxy compound (PC) fixative. In this study, bovine internal thoracic arteries were fixed with PC under various conditions to help understand the kinetics of the collagen–PC reactions and optimize the fixation process. At predetermined time intervals, small samples were cut from the arteries to determine the quantities of the remaining unreacted amino acids in the collagen. Temperature, concentration, and solution pH were among the key parameters studied. The overall fixation rate was found to be reaction‐rate controlled, as the rate of fixation was relatively slow compared with the rate of diffusion of PC. As might be expected, the reaction rate was favored by a higher temperature, concentration, and solution pH. A kinetic model, with a 2.5th reaction order with respect to the reactive functional groups of collagen and a first order with respect to PC, was developed that gave a good fit to the experimental data. Based on this model, the degree of fixation, X, as a function of time, t, is given by (1 – X)^−1.5 = 1 + Kt, where K is a constant related to the intial concentrations and the reaction rate constant. © 1993 John Wiley & Sons, Inc.

Khả năng sử dụng các vật liệu gốm xốp trong việc sửa chữa vĩnh viễn các khuyết tật xương được nghiên cứu từ quan điểm tương thích sinh lý và sự phát triển của xương tự nhiên. Các mẫu aluminat canxi nung ở nhiệt độ cao, có dạng viên hình trụ đường kính bằng một phần tư inch với các mạng xốp liên kết, đã được cấy ghép in vivo vào xương đùi của chó, trong khoảng thời gian 4, 11 và 22 tuần. Các cấy ghép có độ xốp 65% với kích thước lỗ rỗng nằm trong một trong năm khoảng rõ rệt từ dưới 45 μ đến khoảng 200 μ đường kính.

Các mẫu mô được chuẩn bị bằng cách mài các mặt cắt ngang đã được gắn (poly) methyl methacrylate của xương đùi chứa các mẫu gốm đã cấy ghép và các mô mềm lân cận. Sự tương thích giữa mô và bộ phận giả đã được xác định bằng các quy trình làm mỏng mô tiêu chuẩn, các cuộc kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử chùm vi bé, các kỹ thuật tự phát quang, các kỹ thuật microfadiographic, các kỹ thuật hóa vi và các kỹ thuật huỳnh quang cực tím. Các đánh giá kính hiển vi quang học của từng mặt cắt cho thấy các mẫu gốm được liên kết nhẹ nhàng bởi xương tự nhiên và không có dấu hiệu nào cho thấy sự không tương thích giữa mô. Kích thước lỗ nhỏ tối thiểu cho sự phát triển ngấm vào xương tự nhiên được chỉ ra là nằm trong khoảng từ 75 đến 100 μ.

Poly(ethyleneoxide)–copoly(propyleneoxide) (PEO‐PPO) polymer coatings were evaluated for their resistance to the attachment of the marker organism Serratia marcescens and the skin‐borne bacteria Staphylococcus epidermidis. The copolymers were adsorbed onto poly(styrene) films—chosen as simplified physicochemical models of skin surfaces—and their surface characteristics probed by contact angle goniometry, attenuated total reflectance–Fourier transform infrared (ATR‐FTIR), atomic force microscopy (AFM), and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS). These functional surfaces were then presented to microbial cultures, bacterial attachment was assessed by fluorescence microscopy and AFM, and the structures of the polymer films examined again spectroscopically. Surface characterization data suggest that the adsorbed copolymer was partially retained at the surface and resisted bacterial attachment for 24 h. Quantitative evaluation of cell attachment was carried out by scintillation counting of ¹⁴C‐labeled microorganisms in conjunction with plate counts. The results show that a densely packed layer of PEO‐PPO copolymer can reduce attachment of skin commensals by an order of magnitude, even when the coating is applied by a simple adsorptive process. The work supports the hypothesis that adhesion of microorganisms to biological substrates can be reduced if a pretreatment with an appropriate copolymer can be effected in vivo. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res 61: 641–652, 2002

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.

In order to develop a muco‐adhesive hydrogel for buccal drug delivery it is necessary to understand fully the properties determining adhesiveness as well as mechanisms involved. In this study we measured glass transition temperatures, water contact angles and the peel‐ and shear detachment forces from porcine oral mucosa, of acrylic acid and butyl acrylate copolymers. The contact angle maximizes at 50% butyl acrylate content. The glass transition temperature decreases from 0% to 100% butyl acrylate. There seems to exist a certain combination of contact angle and glass transition temperature which is related to adhesiveness. This strongly suggests that, in order to obtain a muco‐adhesive hydrogel, at least two properties have to be optimized: (1) the polarity of the polymer surface and (2) the molecular mobility of the polymer groups.

Pure titanium and titanium alloys are normally used for orthopedic and dental prostheses. Nevertheless, their chemical, biological, and mechanical properties still can be improved by the development of new preparation technologies. This has been the limiting factor for these metals to show low affinity to living bone. The purpose of this study is to improve the bone‐bonding ability between titanium alloys and living bone through a chemically activated process and a thermally activated one. Two kinds of titanium alloys, a newly designed Ti‐In‐Nb‐Ta alloy and a commercially available Ti‐6Al‐4V ELI alloy, were used in this study. In this study, surface modification of the titanium alloys by alkali and heat treatments (AHT), alkali treated in 5.0M NaOH solution, and heat treated in vacuum furnace at 600°C, is reported. After AHT, the effects of the AHT on the bone integration property were evaluated in vitro. Surface morphologies of AHT were observed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Chemical compositional surface changes were investigated by X‐ray diffractometry (XRD), energy dispersive spectroscopy (EDS), and auger electron spectroscopy (AES). Titanium alloys with surface modification by AHT showed improved bioactive behavior, and the Ti‐In‐Nb‐Ta alloy had better bioactivity than the Ti‐6Al‐4V ELI alloy in vitro. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Biomater Res 61: 466–473, 2002

Three different sieve size fractions of ergotcontaining biodegradable microcapsules were examined both in vitro and in vivo. The sieve sizes and average particle diameter, (μm), were: less than 45–75 (X̄ = 30); 75–106 (X̄ = 79), 106–177 (X̄ = 130). These microcapsules contained ca. 9% drug and were produced from 50:50 poly(DL‐lactide‐co‐glycolide). The objective was to determine the effect of particle size on in vivo and in vitro degradation rates. The microcapsules were injected into rat gastrocnemius muscle and excised and examined at various time points up to 70 days. Initially a minimal tissue response was noted which was characterized by a sharply localized acute inflammatory reaction. Following this, connective tissue and foreign body giant cells engulfed the microcapsules at 20–30 days. Only vestiges of the microcapsules were found surrounded by minimal connective tissue and foreign body giant cells after 60–70 days. The tissue reaction was a minimal, sharply localized foreign body giant cell and connective tissue process for all three size groups of microcapsules. The largest microcapsules (X̄ = 130 μm) exhibited a slightly greater tendency to undergo in vivo and in vitro degradation relative to the other groups. However, it can be concluded that over the microcapsule size ranges examined minimal differences in the degradation properties of the polymeric matrices and consequently those of the microcapsules were noted.

β‐Galactosidase đã được cố định trong các viên hydrogel có khả năng đảo ngược nhiệt và đã được nghiên cứu trong các hệ thống phản ứng lô và phản ứng giàn. Enzyme đã được giữ lại trong một hydrogel copolymer của N-isopropylacrylamide (NIPAAm) và acrylamide (AAm) khi các viên được hình thành trong quá trình polymer hóa ngược. Sự giãn nở và co lại có thể đảo ngược của ma trận hydrogel đã được kích thích bằng cách làm ấm và sau đó làm lạnh qua 37–40°C, đây là nhiệt độ phân giải quan trọng thấp hơn, LCST, của copolymer xương sống. Nhiệt độ tối ưu cho hoạt tính tối đa của hệ thống enzyme cố định-viên gel được tìm thấy là 30–35°C trong chế độ lô và 40°C trong phản ứng giàn, cả hai đều thấp hơn 50°C, nhiệt độ tối ưu cho enzyme tự do. Những khác biệt này có thể hiểu được, vì tỷ lệ chuyển khối của chất nền và sản phẩm trong các lỗ của ma trận gel chủ yếu được kiểm soát bởi nhiệt độ, do đó nhiệt độ sẽ điều khiển hoạt động tổng thể của hệ enzyme cố định. Cũng được phát hiện rằng khi nhiệt độ hoạt động trong phản ứng giàn được vòng giữa các nhiệt độ dưới (35°C) và cao (45°C) LCST của gel copolymer, hoạt động của enzyme cố định gần như hoàn toàn phục hồi sau mỗi chu kỳ. Thực tế, hệ thống enzyme-gel đã thể hiện sự “dừng hoạt động” hoàn toàn ở 50°C, đây là nhiệt độ mà enzyme tự do thể hiện hoạt động tối đa. Hoạt động chu kỳ nhiệt của các viên gel enzyme-LCST có thể được sử dụng để tăng cường hoạt động tổng thể và năng suất của phản ứng giàn, khi so với hoạt động đẳng nhiệt của phản ứng này. Điều này là do hiện tượng “bơm” do nhiệt sinh ra, tăng cường tỷ lệ chuyển khối của chất nền vào và sản phẩm ra khỏi các viên gel.

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.

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.