Спокійний процес синтезу та оцінки напівгідрату α-сульфату кальцію для замінника кістки

Нхі Тао Нгок Ле

1 Інститут прикладних матеріалів, В'єтнамська академія науки і техніки, Хошимін 70000, В'єтнам; moc.liamg@ihncognoahtel (N.T.N.L.); moc.liamg@3112neyugnmota (Q.L.N.); moc.oohay@512reniknahirt (M.-T.N.-L.)

Нгок Туй Транг Ле

2 Інститут досліджень і розробок, Університет Дай Тан, Дананг 550000, В'єтнам; nv.ude.natyud@4gnartyuhtnel

Куанг Лам Нгуєн

Truc Le-Buu Pham

3 Біотехнологічний центр Хошиміна, Хошимін 70000, В'єтнам; nv.moc.hcetoibmch@curtuub

Мінь-Трі Нгуєн-Ле

Дай Хай Нгуєн

4 Випускник Університету науки і технологій, В'єтнамська академія науки і техніки, Ханой 100000, В'єтнам

Анотація

1. Вступ

З метою зменшення витрат та пов'язаних з цим клінічних ризиків при лікуванні кісток, це дослідження пропонує одноетапний синтетичний процес α-HH з дигідрату. Синтезований α-HH був отриманий на хірургічному рівні та мінімізував потенційні ризики від добавок. Для отримання додаткової інформації про біологічні властивості також була проведена попередня оцінка в імітованій рідині тіла (SBF). Для дослідження потенційних токсичних ефектів α-HH, зокрема у формі частинок сульфату кальцію, які можуть клінічно існувати у пацієнтів, використовували аналіз цитотоксичності.

2. Матеріали та методи

2.1. Процес дегідратації до напівгідрату на виробництві

Порошок сульфату кальцію дигідрату (98%; Acros Organics – Thermo Fisher Scientific Inc., Morris Plains, NJ, USA) був використаний як попередник у цьому дослідженні. Спочатку 5 г CaSO4 · 2H2O додавали в скляну лабораторну пляшку, що містить 200 мл дистильованої води, і перемішували зі швидкістю 600 об/хв протягом 15 хв. Потім його доводили до синтетичних умов при 140 ° С і тиску 2,7 МПа протягом 4 год в автоклаві. Після закінчення реакції суспензію негайно фільтрували і п'ять разів промивали киплячою дистильованою водою. Нарешті, для видалення води застосовували стадію промивання ацетоном з подальшою сушкою при 55 ° C протягом 16 годин для видалення ацетону. Синтезований порошок витримували в посудині з темного скла при кімнатній температурі для дослідження.

2.2. Процес гідратації в дигідрат у використанні

Синтезований порошок змішували з деіонізованою водою із співвідношенням рідини до порошку (L/P) 0,8 мл/г. Суміш перемішували, утворюючи однорідну пасту, потім вводили у полістирольні форми (діаметр 14 мм × 4 мм товщини) і зберігали при 65% вологості при 37 ° С протягом 24 годин. Сформовані дископодібні зразки, що відповідають корисній формі α-HH, також відомій як сульфатні цементи кальцію, були охарактеризовані та оцінені щодо їх біологічних властивостей.

2.3. Попереднє оцінювання in vitro в SBF

Імітована рідина для організму (SBF) - це неорганічний розчин з концентрацією іонів, подібною до плазми крові людини. На сьогодні розчин SBF був найкращим рішенням для перевірки біоактивності кісток in vitro за допомогою апатитоутворюючої здатності поверхонь імплантатів, призначених для безпосереднього контакту з кісткою [23,24]. Апатит за хімічним складом схожий на основний неорганічний компонент кісткової тканини ссавців. Це один з небагатьох матеріалів, який класифікується як біоактивний матеріал, тобто він підтримує вростання та остеоінтеграцію кісток при імплантації в живе тіло [25]. Підвищена біологічна активність призводить до утворення апатиту на поверхні матеріалу за коротший час.

Буферизований трис-HCl розчин SBF 27 мМ HCO 3− (а саме Tris-SBF-27), використаний у цьому дослідженні, був сформульований на основі специфікації Кукобо [24] із модифікаціями А. Cuneyt Tas та співавт. [26] для кращого збігу з концентрацією іонів у плазмі людини. Всі хімічні реагенти були аналітичними реагентами (AR) і використовувались безпосередньо без будь-якого очищення. Матеріали контролювали протягом різних періодів занурення у розчин (1, 3, 5, 7 та 10 днів). Співвідношення загальної площі поверхні до об'єму розчину Tris – SBF-27 становило 10 мм 2 мл -1 при рН 7,4 та 37 ° C для кожного зразка у формі диска. Розчин оновлювали кожні 24 год, щоб забезпечити постійний початковий хімічний склад [27]. Значення рН розчину вимірювали щодня для групи зразків без освіження. Після попередньо вибраного часу замочування зразки обережно промивали деіонізованою водою для видалення розчину SBF з подальшою сушкою на повітрі в ексикаторі. Потім суху масу зважували для розрахунку зміни до і після занурення в розчин SBF. Деградація була розрахована у відсотках за втратою ваги на початкову вагу.