وأيد هذا العمل من قبل دراسية لحالة EPSRC بالتعاون مع Ceramisys المحدودة ويترافق أيضا مع مادي الابتكار، ومركز EPSRC لصناعة مبتكرة في الأجهزة الطبية [رقم منحة EP / K029592 / 1]. فإن الكتاب أود أيضا أن أشكر روبرت بيرتون في جامعة شيفيلد هالام لتحليل XRF.

<img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/55343/55343fig1.jpg" /> الشكل 1. رسم تخطيطي من إعداد مزيج سريع من هيدروكسيباتيت النانوية bioinspired. تم سكب محلول حمض الفوسفوريك في تعليق هيدروكسيد الكالسيوم. بعد تعليق تسوية بين عشية وضحاها، وجرفت نها مع الماء منزوع الأيونات قبل تجفيفه بمعدل 60 إلى 80 درجة مئوية. وكانت الهيئة الوطنية للصحة ثم الأرض في هاون ومدقة العقيق ومتكلس لتحقيق الاستقرار الحراري للمنتج نها. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55343/55343fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 1. سريع الإنتاج مزيج من النانو هيدروكسيباتيت <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير محاليل الكالسيوم والفوسفور لإعداد 5 غرام من هيدروكسيباتيت النانوية باستخدام الكالسيوم إلى الفوسفور نسبة المولي 1.67. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 3.705 غرام من هيدروكسيد الكالسيوم ل500 مل من الماء منزوع الأيونات ويقلب على طبق من ذهب النمام المغناطيسي لمدة 1 ساعة في 400 دورة في الدقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في كوب منفصل، حل 3.459 غرام من حامض الفوسفوريك (85٪) في 250 مل من الماء منزوع الأيونات. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من أجل حل الفوسفور في اثارة تعليق هيدروكسيد الكالسيوم بمعدل حوالي 100 مل / ثانية. تغطية الكأس مع بارافيلم (بيميس، الولايات المتحدة الأمريكية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ترك تعليق ليقلب لمدة 1 ساعة عند 400 دورة في الدقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ كوب من لوحة النمام وتترك لتسوية بين عشية وضحاها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غسل تعليق بصب قبالة طاف وإضافة 500 مل من الماء منزوع الأيونات والتحريك لمدة 1 دقيقة في 400 دورة في الدقيقة. كرر هذه الخطوة ثلاث مرات في المجموع، مع 2 ساعة بين كل غسل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ترك نها تعليق لتسوية بين عشية وضحاها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخلصي من طاف واضح ووضع تعليق نها استقر في تجفيف وضع الفرن على 60 الى 80 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما تجف، ضع نها المجففة إلى هاون ومدقة العقيق وطحن حتى غرامة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع 2.5 غرام من المؤيدينمسحوق يولدها نها في بوتقة والتلبيد مسحوق الألومينا في 1000 درجة مئوية لمدة 2 ساعة باستخدام معدل منحدر من 10 درجة مئوية / دقيقة. بعد المعالجة الحرارية، وترك نها لتبريد في الفرن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> متجر مساحيق في مجفف فراغ. </li></ol> 2. توصيف النانو هيدروكسيباتيت <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حيود الأشعة السينية (XRD) باستخدام diffractometers اسطة نقل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع كمية صغيرة (أي أقل من 200 ميكرولتر) من بولي (فينيل الكحول) (بولي) الغراء على الفيلم خلات وتخلط مع كمية صغيرة (أي أقل من 100 ملغ) من مسحوق نها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> علاج مع بندقية الهواء الساخن حتى تجف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل العينة إلى صاحب العينة وتحميل على وضع انتقال الأشعة السينية ديفراكتوميتر مع إشعاع α النحاس K. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام إعدادات ديفراكتوميتر من 40 كيلو فولت و 35 مللي أمبير، مع مجموعة 2θ من 10-70 درجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل أنماط حيود الأشعة السينية الناتجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام بطاقات حيود الأشعة السينية التالية لتحديد المرحلة: هيدروكسيباتيت: 9-432. بيتا-فوسفات ثلاثي الكالسيوم: 04-014-2292. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتقال المجهر الإلكتروني (تيم) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع كمية صغيرة من مسحوق (أي أقل من 10 ملغ) في بيجو وإضافة ما يقرب من 3 مل ايثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لوحظ 30 دقيقة حتى تعليق متجانسة - عينة فائقة يصوتن لمدة 15 عاما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة كمية صغيرة من محلول (أي أقل من 1 مل) على شبكة 400 النحاس مع شبكة فيلم الكربون، والسماح ليجف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينات صورة في الجهد المتسارع لل80 كيلو فولت. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مضان الأشعة السينية (XRF) الخدمة عن طريق المواد ومعهد بحوث الهندسة (ميري) في جامعة شيفيلد هالام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الجمع بين 0.8 غرام من مسحوق نها مع 8 غرام من بورات ثنائي الليثيوم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تذوب الخليط في السبائك بوتقة البلاتين والذهب باستخدام الفرن لتعيين 1200 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل العينات الناتجة في مطياف XRF لتحديد التركيب العنصريالعينات. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فورييه تحويل مطياف الأشعة تحت الحمراء في مجموع وضع الانعكاس موهن (FTIR-ATR) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء 64 مسح الخلفية من 4000 - 500 سم -1 مع قرار من 4 سم -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع كمية صغيرة (أي أقل من 100 ملغ) من مسحوق نها على رأس الماس في موهن إجمالي محول وضع الانعكاس وضغط على سطح الماس باستخدام أعلى المسمار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء 32 بالاشعة من 4000 - 500 سم -1 مع قرار من 4 سم -1 مع مسح الخلفية تطرح من مسح عينة. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Pasteris, J. D., Wopenka, B., Valsami-Jones, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+and+tooth+mineralization:+why+apatite?.">Bone and tooth mineralization: why apatite?.</a> Elements. 4 (2), 97-104 (2008).</li><li>Carter, D. H., Hatton, P. V., Aaron, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ultrastructure+of+slam-frozen+bone+mineral.">The ultrastructure of slam-frozen bone mineral.</a> Histochem. J. 29 (10), 783-793 (1997).</li><li>Wopenka, B., Pasteris, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mineralogical+perspective+on+the+apatite+in+bone.">A mineralogical perspective on the apatite in bone.</a> Mater. Sci. Eng. 25 (2), 131-143 (2005).</li><li>Boskey, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mineralization+of+bones+and+teeth.">Mineralization of bones and teeth.</a> Elements. 3 (6), 385-391 (2007).</li><li>Fox, K., Tran, P. A., Nhiem, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Research+Applications+of+Nanophase+Hydroxyapatite.">Recent Advances in Research Applications of Nanophase Hydroxyapatite.</a> ChemPhysChem. 13 (10), 2495-2506 (2012).</li><li>Neira, I. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Effective+Morphology+Control+of+Hydroxyapatite+Crystals+via+Hydrothermal+Synthesis.">An Effective Morphology Control of Hydroxyapatite Crystals via Hydrothermal Synthesis.</a> Cryst. Growth. Des. 9 (1), 466-474 (2009).</li><li>Luo, P., Nieh, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+ultrafine+hydroxyapatite+particles+by+a+spray+dry+method.">Synthesis of ultrafine hydroxyapatite particles by a spray dry method.</a> Mater. Sci. Eng. C. 3 (2), 75-78 (1995).</li><li>Wang, F., Li, M. S., Lu, Y. P., Qi, Y. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+sol-gel+technique+for+preparing+hydroxyapatite+nanopowders.">A simple sol-gel technique for preparing hydroxyapatite nanopowders.</a> Mater. Lett. 59 (8-9), 916-919 (2005).</li><li>Cai, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+hydroxyapatite+nanoparticle+size+in+bone+cell+proliferation.">Role of hydroxyapatite nanoparticle size in bone cell proliferation.</a> J. Mater. Chem. 17 (36), 3780-3787 (2007).</li><li>Catros, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physico-chemical+and+biological+properties+of+a+nano-hydroxyapatite+powder+synthesized+at+room+temperature.">Physico-chemical and biological properties of a nano-hydroxyapatite powder synthesized at room temperature.</a> IRBM. 31 (4), 226-233 (2010).</li><li>Kumar, R., Prakash, K. H., Cheang, P., Khor, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+driven+morphological+changes+of+chemically+precipitated+hydroxyapatite+nanoparticles.">Temperature driven morphological changes of chemically precipitated hydroxyapatite nanoparticles.</a> Langmuir. 20 (13), 5196-5200 (2004).</li><li>Liu, H., Yazici, H., Ergun, C., Webster, T. J., Bermek, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vitro+evaluation+of+the+Ca/P+ratio+for+the+cytocompatibility+of+nano-to-micron+particulate+calcium+phosphates+for+bone+regeneration.">An in vitro evaluation of the Ca/P ratio for the cytocompatibility of nano-to-micron particulate calcium phosphates for bone regeneration.</a> Acta. Biomater. 4 (5), 1472-1479 (2008).</li><li>Prakash, K. H., Kumar, R., Ooi, C. P., Cheang, P., Khor, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apparent+solubility+of+hydroxyapatite+in+aqueous+medium+and+its+influence+on+the+morphology+of+nanocrystallites+with+precipitation+temperature.">Apparent solubility of hydroxyapatite in aqueous medium and its influence on the morphology of nanocrystallites with precipitation temperature.</a> Langmuir. 22 (26), 11002-11008 (2006).</li><li>Bianco, A., Cacciotti, I., Lombardi, M., Montanaro, L., Gusmano, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+stability+and+sintering+behaviour+of+hydroxyapatite+nanopowders.">Thermal stability and sintering behaviour of hydroxyapatite nanopowders.</a> J. Therm. Anal. Calorim. 88 (1), 237-243 (2007).</li><li>Brito Lopes, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+method+for+calcium+phosphate+nano-particles+with+high+purity+and+their+use.">Production method for calcium phosphate nano-particles with high purity and their use.</a> WO2008/007992A2. , (2008).</li><li>Gentile, P., Wilcock, C. J., Miller, C. A., Moorehead, R., Hatton, P. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+optimisation+to+control+the+physico-chemical+characteristics+of+biomimetic+nanoscale+hydroxyapatites+prepared+using+wet+chemical+precipitation.">Process optimisation to control the physico-chemical characteristics of biomimetic nanoscale hydroxyapatites prepared using wet chemical precipitation.</a> Materials. 8 (5), 2297-2310 (2015).</li><li>Gibson, I. R., Bonfield, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+synthesis+and+characterization+of+an+AB-type+carbonate-substituted+hydroxyapatite.">Novel synthesis and characterization of an AB-type carbonate-substituted hydroxyapatite.</a> J. Biomed. Mater. Res. 59 (4), 697-708 (2002).</li><li>Koutsopoulos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+hydroxyapatite+crystals:+a+review+study+on+the+analytical+methods.">Synthesis and characterization of hydroxyapatite crystals: a review study on the analytical methods.</a> J. Biomed. Mater. Res. 62 (4), 600-612 (2002).</li><li>Deng, Y., Sun, Y., Chen, X., Zhu, P., Wei, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+synthesis+and+biocompatibility+evaluation+of+carbonated+apatites+template-mediated+by+heparin.">Biomimetic synthesis and biocompatibility evaluation of carbonated apatites template-mediated by heparin.</a> Mater. Sci. Eng. C.-Mater. Biol. Appl. 33 (5), 2905-2913 (2013).</li><li>Gibson, I. R., Rehman, I., Best, S. M., Bonfield, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+transformation+from+calcium-deficient+apatite+to+beta-tricalcium+phosphate.">Characterization of the transformation from calcium-deficient apatite to beta-tricalcium phosphate.</a> J. Mater. Sci.-Mater. M. 11 (9), 533-539 (2000).</li><li>Siddharthan, A., Seshadri, S. K., Kumar, T. S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+accelerated+synthesis+of+nanosized+calcium+deficient+hydroxyapatite.">Microwave accelerated synthesis of nanosized calcium deficient hydroxyapatite.</a> J. Mater. Sci.-Mater. M. 15 (12), 1279-1284 (2004).</li><li>Yubao, L., Klein, C., Dewijn, J., Vandemeer, S., Degroot, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+change+and+phase-transition+of+needle-like+nonstoichiometric+apatite+crystals.">Shape change and phase-transition of needle-like nonstoichiometric apatite crystals.</a> J. Mater. Sci.-Mater. M. 5 (5), 263-268 (1994).</li><li>Prieto Valdes, J. J., Ortiz Lopez, J., Rueda Morales, G., Pacheco Malagon, G., Prieto Gortcheva, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrous+growth+of+tricalcium+phosphate+ceramics.">Fibrous growth of tricalcium phosphate ceramics.</a> J. Mater. Sci.-Mater. M. 8 (5), 297-301 (1997).</li><li>Bouyer, E., Gitzhofer, F., Boulos, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+study+of+hydroxyapatite+nanocrystal+suspension.">Morphological study of hydroxyapatite nanocrystal suspension.</a> J. Mater. Sci.-Mater. M. 11 (8), 523-531 (2000).</li><li>Wilcock, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The development of nanostructured calcium phosphate biomaterials for bone tissue regeneration PhD thesis. , (2015).</li><li>Khalid, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+surfactant+and+heat+treatment+on+morphology,+surface+area+and+crystallinity+in+hydroxyapatite+nanocrystals.">Effect of surfactant and heat treatment on morphology, surface area and crystallinity in hydroxyapatite nanocrystals.</a> Ceram. Int. 39 (1), 39-50 (2013).</li><li>Reyes-Gasga, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=XRD+and+FTIR+crystallinity+indices+in+sound+human+tooth+enamel+and+synthetic+hydroxyapatite.">XRD and FTIR crystallinity indices in sound human tooth enamel and synthetic hydroxyapatite.</a> Mater. Sci. Eng. C.-Mater. Biol. Appl. 33 (8), 4568-4574 (2013).</li><li>Tampieri, A., Celotti, G., Landi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+biomimetic+apatites+to+biologically+inspired+composites.">From biomimetic apatites to biologically inspired composites.</a> Anal. Bioanal. Chem. 381 (3), 568-576 (2005).</li><li>Boanini, E., Gazzano, M., Bigi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionic+substitutions+in+calcium+phosphates+synthesized+at+low+temperature.">Ionic substitutions in calcium phosphates synthesized at low temperature.</a> Acta. Biomater. 6 (6), 1882-1894 (2010).</li><li>Elliott, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates. , 260 (1994).</li><li>Wilcock, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+Antibacterial+Properties+of+Silver-doped+Nanoscale+Hydroxyapatite+Pastes+for+Bone+Repair+and+Augmentation.">Preparation and Antibacterial Properties of Silver-doped Nanoscale Hydroxyapatite Pastes for Bone Repair and Augmentation.</a> J. Biomed. Nanotechnol. , (2017).</li><li>Cox, S. C., Jamshidi, P., Grover, L. M., Mallick, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterisation+of+nanophase+Sr,+Mg,+and+Zn+substituted+hydroxyapatite+by+aqueous+precipitation.">Preparation and characterisation of nanophase Sr, Mg, and Zn substituted hydroxyapatite by aqueous precipitation.</a> Mater. Sci. Eng. C. 35, 106-114 (2014).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

يتكون الأباتيت الطبيعي لجزيئات النانو من هيدروكسيباتيت الغازية غير متكافئة مع الصيغة الكيميائية التقريبية من الكالسيوم 10-س ص [(هبو 4) (ص 4)] 6-س (CO 3) ص (OH) 2-س. إنتاج المواد الحيوية مع تشابه الكيميائية بالقرب تم الإبلاغ عن حدوث المعدنية بشكل طبيعي لتعزيز الاستجابات البيولوجية المثلى. على سبيل المثال، أظهرت الأبحاث على المحاكاة البيولوجية تعاني من نقص الكالسيوم الغازية نها أنها قادرة على تحفيز انتشار ونشاط إنزيم الفوسفاتيز القلوية الخلايا preosteoblast الفئران إلى درجة أكبر من التقليدية نها 19. في هذه الدراسة، وهطول الأمطار من HA الذي أظهر التحلل الحراري جزئي في 1000 درجة مئوية (الشكل 2) اقترح تشكيل HA-تعاني من نقص الكالسيوم. وأيد هذا من قبل أقل من الكالسيوم متكافئة: نسبة P (1.63) تم الحصول عليها مع البيانات XRF (Tقادرة 1). ومن المعلوم أن انخفاض الكالسيوم: نسبة ف يرتبط مع استقرار أقل حرارة 20، 21، 22، 23. في هذه الطريقة، إضافة السريع لمحلول حمض الفوسفوريك خفضت بسرعة الرقم الهيدروجيني للتعليق رد فعل لتوليد هبو 4 الأيونات. وجود هبو سهلت 4 مجموعات ترسب الكالسيوم نقص HA، مع الصيغة الجزيئية: كا 10-س (هبو 4) س (ص 4) 6-س (OH) 2-x، حيث 0 &lt;س &lt;1. ولذلك كان إضافة السريع لحامض الفوسفوريك تأثير ملحوظ على حركية الأمطار من رد الفعل. كما هو موضح سابقا، وردود الفعل المعايرة التي تنطوي على هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك التي أجريت في درجة حرارة الغرفة تميل لانتاج جسيمات مع ارتفاع نسبة الارتفاع 13. لtitratioن ردود الفعل التي تنطوي على هذه الكواشف، كان من الضروري استخدام درجة حرارة مرتفعة لإنتاج جزيئات مع الجانب نسبة أقل مما هي أكثر مماثلة لالأباتيت البيولوجي 13. ويتم إنتاج جزيئات ارتفاع نسبة الارتفاع عندما يكون معدل التنوي الكريستال أبطأ من معدل نمو البلورات 24. للأسلوب جديد تم تطويره في هذه الدراسة، إضافة السريع لمحلول حمض الفوسفوريك قد قدمت عددا أكبر من مواقع التنوي مما أدى إلى تزايد وجود جسيمات صغيرة مدورة في مقابل أقل من الجسيمات مع الجانب نسبة أكبر. كما أن مقدمي البلاغ لم التحقيق فيها بالكامل آثار تتدفق ببطء حامض الفوسفوريك في تعليق هيدروكسيد الكالسيوم، من أجل تحقيق نتائج متسقة من المستحسن أن سكب حامض الفوسفوريك بمعدل يتناسب مع أن يظهر في شريط الفيديو (حوالي 100 مل / ق). أثناء تطوير هذه الطريقة، والكتاب الجردestigated عددا من التغييرات الإضافية لطريقة إعداد نها تقوم على براكاش وآخرون. 13 بما في ذلك المقارنة بين المنتجات التي يتم إنتاجها مع المعايرة بطيئة وإضافة السريع لمحلول حمض الفوسفوريك 25. وقد تبين أن المعايرة بطيئة من حامض الفوسفوريك في تعليق هيدروكسيد الكالسيوم أسفرت عن المنتج مع بقايا هيدروكسيد الكالسيوم. نقترح أن تغير درجة الحموضة الناتجة عن إضافة السريع لحامض الفوسفوريك شجع حل هيدروكسيد الكالسيوم، وبالتالي يسمح لتحويل ناجح من المواد المتفاعلة إلى هيدروكسيباتيت. مقارنة بين منتجات أعدت باستخدام طريقة الخلط السريع في غرفة ودرجات حرارة مرتفعة (60 درجة مئوية) وجدت أن درجة حرارة مرتفعة أدت إلى الموصلية العالي بعد الانتهاء من رد الفعل. وهذا يشير إلى هيدروكسيد الكالسيوم المتبقي كان حاضرا التي كان من المحتمل أن يكون نتيجة لذوبان أقل من هيدروكسيد الكالسيوم فيارتفاع درجات الحرارة. ان وجود هيدروكسيد الكالسيوم المتبقية غير مرغوب فيه الطبيعة الأساسية لهذا المركب يمكن أن يضر توافق مع الحياة. الكشف عن FTIR النشاط الفوسفات والهيدروكسيل مجموعة مميزة المرتبطة HA (الشكل 3). ولوحظ أن الطيف للمنتج متكلس أظهر أكثر وضوحا الفوسفات والهيدروكسيل القمم. وقد ارتبطت هذه التغييرات مع قدر أكبر من التبلور المنتج 26، 27. والطيف unsintered قدمت الدليل على B-نوع استبدال كربونات حيث استبدال أيونات الكربونات لمجموعات الفوسفات. هذا هو على النقيض من A-نوع الاستبدال التي قد تحل محل أيونات الكربونات لمجموعات الهيدروكسيل 17. وقد أفيد أن الاستبدال B-نوع كربونات يحدث في الأباتيت البيولوجي 3. ومع ذلك، تامبيرى وآخرون. وذكرت أنه في حين B-نوع الاستبدال كان predominفي العظام الشباب، كان النمل هناك نوع استبدال كربونات الحالي على نحو متزايد في عظام الأفراد الأكبر سنا 28. وقد وجد استبدال كربونات لتقليل التبلور والحرارية استقرار نها مع زيادة قابليته للذوبان. وقد اقترحت هذه التغييرات إلى المساهمة في زيادة النشاط الحيوي من كربونات استبداله HA 29. ومن المعروف البيولوجية HA أيضا تحتوي على بعض العناصر الأخرى المسجلة في تحليل XRF (الجدول 1)، مثل المغنيسيوم والصوديوم والسترونتيوم 30. وجود هذه العناصر يمكن أن تسهم أيضا في زيادة فعالية بيولوجية. وينبغي توجيه العمل المستقبلي في إعداد هذه apatites النانو استبداله، وكذلك المنتجات مع زيادة biofunctionality مثل مخدر الفضة نها 31. من أجل إعداد استبداله نها، ويمكن إدخال عنصر مع تخفيض المقابل للعنصر المقصود لsubstitutه ل، على سبيل المثال انخفاض في كمية من مركب الكالسيوم عند محاولة السترونتيوم والمغنيسيوم أو استبدال الزنك 32. بدلا من ذلك، قد تكون طريقة أخرى لإضافة عناصر بقصد توفير أيونات &quot;مخدر&quot; التي تكون موجودة على سطح نها دون قصد بالضرورة إلى استبدال عنصر في الكريستال شعرية HA 31. لهذه التعديلات إلى الطريقة فمن الممكن لإعداد الحلول المختلطة مثل هيدروكسيد الكالسيوم ونترات الفضة، وتنفيذ رد فعل بنفس الطريقة كما هو موضح هنا. في الختام، تقارير هذه الورقة طريقة جديدة سريعة وتحسين كبير لإعداد bioinspired نها. لهذا الأسلوب، والخلط السريع للمواد الكيميائية تستغرق أقل من 5 ثوان وهو انخفاض ملحوظ في الساعة مقارنة المعايرة ردود الفعل عادة ما تتطلب ساعات من المراقبة الدقيقة. لديها امكانات كبيرة لاستخدامها في biomatتطوير يريال نظرا لبساطته النسبية والتكلفة المنخفضة بالمقارنة مع الطرق نها الصناعية المستخدمة حاليا التصنيع حيث التعقيد الكامن النتائج الأنظمة التجارية الحالية في أوقات الأبحاث والتطوير طويلة، وزادت بشكل كبير من تكاليف التصنيع. على وجه الخصوص، وهذا الأسلوب الجديد هو أفضل من عمليات تدفق مستمر أو التقنيات المائية بسبب ملحوظ أقل متطلبات الاستثمار في المعدات البدء.

هناك حاجة سريرية كبيرة لمواد حيوية متقدمة مع وظائف محسنة من أجل تحسين نوعية حياة المرضى والحد من عبء الرعاية الصحية لشيخوخة السكان العالمي. وقد استخدمت هيدروكسيباتيت على نطاق واسع في التطبيقات الطبية لسنوات عديدة نظرا لتوافق مع الحياة جيدة. في الآونة الأخيرة، كان هناك اهتمام متزايد في استخدام هيدروكسيباتيت النانوية (نها)، ولا سيما لتجديد الأنسجة المعدنية في الطب وطب الأسنان. المعادن الموجودة في العظام والأسنان المينا تعاني من نقص الكالسيوم، متعدد استبداله، هيدروكسيباتيت النانو. تقديرات لحجم الصفائح الدموية نها البيولوجية تقرير أبعاد 50 × 30 نانومتر نانومتر × 2 نانومتر 1، مع هياكل أصغر وصفها في عظم غير ناضج 2. على النقيض من والمعادن في ميناء الأسنان هو 10 إلى 100 مرة أكبر من تلك الموجودة في أنسجة العظام في كل من الطول والعرض 3 و 4. الاصطناعية نها<html> قد يكون من الأفضل bioinspired يطلق عليه بدلا من المحاكاة البيولوجية، ونحن نسعى لترجمة الملاحظات المتعلقة خصائص المواد الطبيعية في التقنيات الطبية مع تحسين الأداء. وقد اقترح أن bioinspired نها قد تكون أكثر ملاءمة في تطبيقات العظام والأسنان وترميم الأنسجة بسبب تشابهه مع طبيعيا المعدنية 5. وهناك طرق مختلفة التي تم الإبلاغ عنها للتحضير نها بما في ذلك المياه الحارة 6، رذاذ جاف 7 و سول-جل 8 التقنيات. من هذه، يعتبر طريقة هطول الأمطار وسيلة مريحة نسبيا لإنتاج نها. تتضمن نها طرق هطول الأمطار التي تصدر عادة خطوة المعايرة عند خلط الكالسيوم والسلائف الكيميائية الفوسفور 9، 10، 11،المرجع &quot;&gt; 12 و 13 و 14. ومع ذلك، ترتبط هذه النهج مع عدد من العيوب بما في ذلك عمليات طويلة ومعقدة جنبا إلى جنب في بعض الحالات مع الحاجة إلى معدات باهظة الثمن. قد يكون الإنتاج التجاري أكثر تعقيدا، مع براءات الاختراع التي تصف المفاعلات المتطورة ل تصنيع ذات جودة عالية الصف الطبية نها (15). وعلى الرغم من هذا، فإن رد الفعل تحييد بين هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك هو مفيد نظرا لعدم وجود المواد الكيميائية السامة من المنتجات. تم الإبلاغ عن العلاقة بين ظروف التصنيع والتشكل من المنتجات نها للتفاعلات المعايرة بطيئة. على وجه التحديد، لطرق المعايرة التي تنطوي على هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك، وظهرت على درجة حرارة مرتفعة لصالح إعداد الجسيمات مع انخفاض نسبة الارتفاع 13. تم تمديد هذا العمل إلى حد كبير من قبل الجنرالالبلاط وآخرون. 16 الذين تظاهروا العلاقة بين درجة الحرارة وظروف التصنيع الأخرى على جودة المنتجات نها من مجموعة واسعة من الأساليب. وخلص إلى أن طريقة الترسيب الكيميائي الرطب من براكاش 13 جعل أعلى جودة المنتجات، ولكن تجدر الإشارة إلى أن النتائج كانت تعتمد على العمليات الصعبة من الناحية الفنية وبطيئة / خلط. يأخذ براكاش خطوة المعايرة الأصلية على ساعة واحدة. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة الأوقات المعايرة أطول لدفعات أكبر لتكون مستعدة. لتلخيص، بينما الآن تمت دراسة تأثير العديد من العوامل بما في ذلك درجة الحرارة على نطاق واسع، وقد وجهت الانتباه تقريبا أي إلى الحد من التعقيد والوقت اللازم لأداء أساليب تعتمد على المعايرة المرتبطة بها. لذا كان الهدف من هذه الدراسة إلى التعرف على الآثار المترتبة على تطبيق نهج مزيج السريع لتصنيع لنها bioinspired، وcharacteri بالكاملزي المواد الناتجة. في حال نجاحها، فإن النهج مزيج سريع مبسط لها فوائد عظيمة للباحثين المختبر والصناعة على حد سواء حيث تكاليف الإنتاج يمكن أن تخفض بشكل كبير دون الحد من الجودة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1375">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:399px;">Calcium hydroxide (purity of &#8805; 96%)</td>
			<td style="width:168px;">Sigma Aldrich UK</td>
			<td align="right" style="width:115px;">31219</td>
			<td style="width:695px;">Good laboratory practise should be used at all times including the use of appropriate personal protective equipment.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Phosphoric acid (85 %)</td>
			<td>Sigma Aldrich UK</td>
			<td align="right">345245</td>
			<td>Safety goggles and a faceshield should be used when handling this product (see safety data sheet from Sigma Aldrich for further information).</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">STOE IP x-ray diffractometer</td>
			<td>Phillips</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">International centre for diffraction data (ICDD) PDF4+ database</td>
			<td colspan="2">International Centre for Diffraction Data</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Holey carbon films on 300 mesh grids</td>
			<td>Agar Scientific</td>
			<td>S147-3H&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tecnai G2 Spirit transmission electron microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Lithium tetraborate</td>
			<td>ICPH, Malz&#233;ville, France</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PW2440 XRF spectrometer&#160;</td>
			<td>Philips</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ThermoScientific Nikolett Spectrometer</td>
			<td>Unicam Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid mix preparation of bioinspired nanoscale hydroxyapatite for biomedical applications

هيدروكسيباتيت (HA) وقد استخدم على نطاق واسع السيراميك الطبية نظرا لتوافق مع الحياة جيدة وosteoconductivity. في الآونة الأخيرة كان هناك اهتمام فيما يتعلق باستخدام هيدروكسيباتيت النانوية bioinspired (نها). ولكن من المعروف الأباتيت البيولوجي أن تكون تعاني من نقص الكالسيوم وكربونات استبداله مع مثل الصفائح الدموية التشكل النانو. Bioinspired نها لديه القدرة على تحفيز الأمثل تجديد أنسجة العظام بسبب تشابهه مع العظام وميناء الأسنان المعدنية. العديد من الطرق المستخدمة حاليا لافتعال نها على حد سواء في المختبر وتجاريا، وتنطوي على عمليات طويلة والمعدات المعقدة. لذلك، كان الهدف من هذه الدراسة هو تطوير طريقة سريعة وموثوق بها لإعداد جودة عالية bioinspired نها. واستند طريقة الخلط السريع تطويرها بناء على تفاعل الأحماض مع القلويات التي تنطوي على هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الفوسفوريك. لفترة وجيزة، وسكب محلول حمض الفوسفوريك إلى محلول هيدروكسيد الكالسيوم تليها التحريك والغسيل ومراحل التجفيف. ومتكلس جزء من دفعة في 1000 درجة مئوية لمدة 2 ساعة وذلك لتحقيق الاستقرار في درجة الحرارة العالية للمنتجات. وأظهر تحليل حيود الأشعة السينية تشكيل الناجح لHA، والتي أظهرت التحلل الحراري لبيتا-فوسفات ثلاثي الكالسيوم بعد معالجة ارتفاع في درجة الحرارة، وهو الأمر المعهود لHA-تعاني من نقص الكالسيوم. أظهر تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء وجود جماعات الكربونات في المنتج عجل. وكانت جزيئات نها منخفضة نسبة الارتفاع مع الأبعاد التقريبية 50 × 30 نانومتر، على مقربة من أبعاد الأباتيت البيولوجي. كانت المادة أيضا تعاني من نقص الكالسيوم مع الكالسيوم: نسبة المولي P من 1.63، والذي مثل الأباتيت البيولوجي أقل من نسبة HA متكافئة من 1.67. ولهذه الطريقة الجديدة هو عملية موثوقة وأكثر ملائمة لصناعة bioinspired نها، والتغلب على ضرورة المعايرة طويلة والمعدات المعقدة. المنتج HA bioinspired الناتج هو مناسبة للاستخدام في مجموعة واسعة منالتطبيقات الطبية والصحية المستهلك.

<html> وأظهرت أنماط حيود الأشعة السينية (الشكل 2) هطول الأمطار من مرحلة HA نقية مع القمم واسعة، مما يدل على حجم الكريستال صغيرة نسبيا و / أو طبيعة غير متبلور. بعد تلبد ارتفاع في درجة الحرارة، تم الكشف بيتا فوسفات ثلاثي الكالسيوم (β-TCP)، جنبا إلى جنب مع المرحلة الرئيسية من HA. شحذ قمم الحيود، أي انخفاض في نصف كحد أقصى العرض الكامل، وأشار إلى زيادة في حجم الكريستال بعد تلبد. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/55343/55343fig2.jpg" /> الشكل 2. تحليل المرحلة كريستال من المنتجات. حيود الأشعة السينية (XRD) أنماط unsintered هيدروكسيباتيت النانو (نها) مسحوق ومسحوق نها متكلس في 1000 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. تسميات الذروة: ▼ قمم هيدروكسيباتيت، ■ قمم الفوسفات بيتا tricalcium.ge.jpg مرحبا &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. FTIR-ATR الأطياف (الشكل 3) وأكد تشكيل لمرحلة HA من الفوسفات مميزة وشرائح الهيدروكسيل 17 و 18. في التفاصيل تم تعيين فرق على النحو التالي: 3750 سم -1 (OH - تمتد ν OH)؛ 1086 و1022 سم -1 (أ ف ب 4 3- ν 3)؛ 962 سم -1 (أ ف ب 4 3- ν 1)؛ 630 سم -1 (OH - الميسان δ OH)؛ 600 و 570 سم -1 (أ ف ب 4 3- ν 4). في العينة unsintered تم تعيين قمم إضافية على النحو التالي: ذروة واسعة تتمحور حول 3400 سم -1 (جزيئات الماء يمتص)؛ 1455 و1410 سم -1 (CO 3 2- ν 3)؛ 880 سم <sup&gt; -1 (CO 3 2- ν 2). تم إزالة المجموعات المياه وكربونات استيعابها لوحظ في مسحوق unsintered خلال المرحلة تلبد ارتفاع في درجة الحرارة. كما زادت من عملية التلبيد الهيدروكسيل والفوسفات العصابات التي تجسدت من خلال ذروة أكبر إلى القاع بعد. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/55343/55343fig3.jpg" /> الشكل 3. الأشعة تحت الحمراء أطياف من المنتجات. تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء في موهن الكلي طريقة الانعكاس (FTIR-ATR) أطياف unsintered النانو هيدروكسيباتيت (نها) مسحوق ومسحوق نها متكلس في 1000 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55343/55343fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> صور تيم (الشكل 4) أظهرت تشكيل جزيئات النانو خفة دمح الأبعاد التقريبية من 50 نانومتر 30 نانومتر. وكانت جزيئات الجانب نسبة منخفضة (الجسيمات طول / عرض الجسيمات) من نحو 1.7. وكان حجم وشكل المنتجات النانوية ذات أبعاد مماثلة لالأباتيت البيولوجي 1. <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/55343/55343fig4.jpg" /> الشكل 4. النانو التشكل من المنتجات. الميكروسكوب الإلكتروني انتقال (تيم) من النانو هيدروكسيباتيت (نها) أعدت باستخدام طريقة الخلط السريع على اثنين من تكبير. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55343/55343fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> يسمح التحليل الكيميائي الكمي من مسحوق نها بواسطة XRF (الجدول 1) الكالسيوم: نسبة الفوسفور أن تكون محسوبة كما 1.63، وهو أقل بقليل من HA متكافئة حركتي<html> ح لديها الكالسيوم: نسبة الفوسفور 1.67. كما أظهرت XRF عالية النقاء من الناتج نها مع كميات ضئيلة فقط من العناصر الأخرى المسجلة. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> مركب </td><td> وزن ٪ </td></tr><tr><td> تساو </td><td> 51.52 </td></tr><tr><td> P 2 O 5 </td><td> 39.89 </td></tr><tr><td> أهداب الشوق </td><td> 0.46 </td></tr><tr><td> نا 2 O </td><td> 0.13 </td></tr><tr><td> Y 2 O 3 </td><td> 0.07 </td></tr><tr><td> آل 2 يا 3 </td><td> 0.03 </td></tr><tr><td> شافي 2 </td><td> 0.03 </td></tr><tr><td> المنغنيز 3 O 4 </td><td> 0.03 </td></tr><tr><td> SRO </td><td> 0.02 </td></tr><tr><td> تيو 2 </td><td> 0.01 </td></tr></tbody></table>الآثار البيئية-together.within الصفحات = &quot;1&quot;&gt; الجدول 1. التحليل الكيميائي الكمي للمنتج. وأظهرت مضان الأشعة السينية (XRF) نتيجة لمسحوق نها unsintered&gt; 99٪ نقاء من حيث الوزن.

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications at JoVE.com

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

وتصف هذه الورقة طريقة جديدة لتصنيع سريع ذات جودة عالية النانو bioinspired هيدروكسيباتيت. هذا بيولوجية له أهمية كبيرة في تصنيع مجموعة واسعة من الأجهزة الطبية المبتكرة للتطبيقات السريرية في جراحة العظام، جراحة الوجه و الأسنان.

تحضير مزيج سريع من Bioinspired النانو هيدروكسيباتيت للتطبيقات الطبية الحيوية

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...

rapid-mix-preparation-bioinspired-nanoscale-hydroxyapatite-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

19.1K Views.  University of Sheffield.  وتصف هذه الورقة طريقة جديدة لتصنيع سريع ذات جودة عالية النانو bioinspired هيدروكسيباتيت. هذا بيولوجية له أهمية كبيرة في تصنيع مجموعة واسعة من الأجهزة الطبية المبتكرة للتطبيقات السريرية في جراحة العظام، جراحة الوجه و الأسنان. 

Video: Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells inside of 3D biomaterial scaffolds provides a way to accurately mimic these microenvironments, providing an advantage over traditional 2D culture methods using polystyrene as well as a method for engineering replacement tissues 2. While 2D tissue culture polystrene has been used for the majority of cell culture experiments, 3D biomaterial scaffolds can more closely replicate the microenvironments found in vivo by enabling more accurate establishment of cell polarity in the environment and possessing biochemical and mechanical properties similar to soft tissue.3 A variety of naturally derived and synthetic biomaterial scaffolds have been investigated as 3D environments for supporting stem cell growth. While synthetic scaffolds can be synthesized to have a greater range of mechanical and chemical properties and often have greater reproducibility, natural biomaterials are often composed of proteins and polysaccharides found in the extracelluar matrix and as a result contain binding sites for cell adhesion and readily support cell culture. Fibrin scaffolds, produced by polymerizing the protein fibrinogen obtained from plasma, have been widely investigated for a variety of tissue engineering applications both in vitro and in vivo 4. Such scaffolds can be modified using a variety of methods to incorporate controlled release systems for delivering therapeutic factors 5. Previous work has shown that such scaffolds can be used to successfully culture embryonic stem cells and this scaffold-based culture system can be used to screen the effects of various growth factors on the differentiation of the stem cells seeded inside 6,7.
 This protocol details the process of polymerizing fibrin scaffolds from fibrinogen solutions using the enzymatic activity of thrombin. The process takes 2 days to complete, including an overnight dialysis step for the fibrinogen solution to remove citrates that inhibit polymerization. These detailed methods rely on fibrinogen concentrations determined to be optimal for embryonic and induced pluripotent stem cell culture. Other groups have further investigated fibrin scaffolds for a wide range of cell types and applications - demonstrating the versatility of this approach 8-12.

This work details the preparation of 3D fibrin scaffolds for culturing and differentiating plutipotent stem cells. Such scaffolds can be used to screen the effects of various biological compounds on stem cell behavior as well as modified to contain drug delivery systems.

إعداد الفايبرين 3D السقالات لتطبيقات الجذعية زراعة الخلايا

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with nanometer thick layers of graphene for applications as a stent material. Graphene was grown on copper substrates via chemical vapor deposition and then transferred onto nitinol substrates. In order to understand how the graphene coating could change biological response, cell viability of rat aortic endothelial cells and rat aortic smooth muscle cells was investigated. Moreover, the effect of graphene-coatings on cell adhesion and morphology was examined with fluorescent confocal microscopy. Cells were stained for actin and nuclei, and there were noticeable differences between pristine nitinol samples compared to graphene-coated samples. Total actin expression from rat aortic smooth muscle cells was found using western blot. Protein adsorption characteristics, an indicator for potential thrombogenicity, were determined for serum albumin and fibrinogen with gel electrophoresis. Moreover, the transfer of charge from fibrinogen to substrate was deduced using Raman spectroscopy. It was found that graphene coating on nitinol substrates met the functional requirements for a stent material and improved the biological response compared to uncoated nitinol. Thus, graphene-coated nitinol is a viable candidate for a stent material.

Graphene offers potential as a coating material for biomedical implants. In this study we demonstrate a method for coating nitinol alloys with nanometer thick layers of graphene and determine how graphene may influence implant response.

الجرافين عوازل للزراعة الحيوية الطبية

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, nanomedicine, tissue regeneration, and drug delivery. Designing materials based on the molecular-scale interactions between these proteins will help generate new multifunctional protein alloy biomaterials with tunable properties. Such alloy material systems also provide advantages in comparison to traditional synthetic polymers due to the materials biodegradability, biocompatibility, and tenability in the body. This article used the protein blends of wild tussah silk (Antheraea pernyi) and domestic mulberry silk (Bombyx mori) as an example to provide useful protocols regarding these topics, including how to predict protein-protein interactions by computational methods, how to produce protein alloy solutions, how to verify alloy systems by thermal analysis, and how to fabricate variable alloy materials including optical materials with diffraction gratings, electric materials with circuits coatings, and pharmaceutical materials for drug release and delivery. These methods can provide important information for designing the next generation multifunctional biomaterials based on different protein alloys.

Blending is an efficient approach to generate biomaterials with a broad range of properties and combined features. By predicting the molecular interactions between different natural silk proteins, new silk-silk protein alloy platforms with tunable mechanical resiliency, electrical response, optical transparency, chemical processability, biodegradability, or thermal stability can be designed.

تصميم بروتين الحرير الحرير المواد سبيكة للتطبيقات الطبية الحيوية

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

Nanomanipulation of Single RNA Molecules by Optical Tweezers

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be increasingly important. As RNA function often depends on its ability to adopt alternative structures, it is difficult to predict RNA three-dimensional structures directly from sequence. Single-molecule approaches show potentials to solve the problem of RNA structural polymorphism by monitoring molecular structures one molecule at a time. This work presents a method to precisely manipulate the folding and structure of single RNA molecules using optical tweezers. First, methods to synthesize molecules suitable for single-molecule mechanical work are described. Next, various calibration procedures to ensure the proper operations of the optical tweezers are discussed. Next, various experiments are explained. To demonstrate the utility of the technique, results of mechanically unfolding RNA hairpins and a single RNA kissing complex are used as evidence. In these examples, the nanomanipulation technique was used to study folding of each structural domain, including secondary and tertiary, independently. Lastly, the limitations and future applications of the method are discussed.

Optical tweezers have been used to study RNA folding by stretching individual molecules from their 5&#8217; and 3&#8217; ends. Here common procedures are described to synthesize RNA molecules for tweezing, calibration of the instrument, and methods to manipulate single molecules.

Nanomanipulation من واحدة RNA الجزيئات بواسطة الملقط البصرية

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

افتعال فائقة الكره المواد البوليمرية للتطبيقات الطبية الحيوية

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness and low bioactivity of metals. In this study, we have developed a new method towards fabricating a new type of bioactive and mechanically reliable porous metal scaffolds-densified porous Ti scaffolds. The method consists of two fabrication processes, 1) the fabrication of porous Ti scaffolds by dynamic freeze casting, and 2) coating and densification of the porous scaffolds. The dynamic freeze casting method to fabricate porous Ti scaffolds allowed the densification of porous scaffolds by minimizing the chemical contamination and structural defects. The densification process is distinctive for three reasons. First, the densification process is simple, because it requires a control of only one parameter (degree of densification). Second, it is effective, as it achieves mechanical enhancement and sustainable release of biomolecules from porous scaffolds. Third, it has broad applications, as it is also applicable to the fabrication of functionally graded porous scaffolds by spatially varied strain during densification.

Bioactive and mechanically reliable metal scaffolds have been fabricated through a method which consists of two processes, dynamic freeze casting for the fabrication of porous Ti, and coating and densification of the Ti scaffolds. The densification process is simple, effective and applicable to the fabrication of functionally graded scaffolds.

تصنيع ميكانيكيا الانضباطي والحيويه المعادن سقالات للتطبيقات الطبية الحيوية

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of these porous nanofibers is of great interest due to their unique physiochemical properties. Here we elaborate on the fabrication of keratin containing poly (&#949;-caprolactone) (PCL) nanofibers (i.e., PCL/keratin composite fiber). Water soluble keratin was first extracted from human hair and mixed with PCL in different ratios. The blended solution of PCL/keratin was transformed into nanofibrous membranes using a laboratory designed electrospinning set up. Fiber morphology and mechanical properties of the obtained nanofiber were observed and measured using scanning electron microscopy and tensile tester. Furthermore, degradability and chemical properties of the nanofiber were studied by FTIR. SEM images showed uniform surface morphology for PCL/keratin fibers of different compositions. These PCL/keratin fibers also showed excellent mechanical properties such as Young&#39;s modulus and failure point. Fibroblast cells were able to attach and proliferate thus proving good cell viability. Based on the characteristics discussed above, we can strongly argue that the blended nanofibers of natural and synthetic polymers can represent an excellent development of composite materials that can be used for different biomedical applications.

Electrospun nanofibers have a high surface area to weight ratio, excellent mechanical integrity, and support cell growth and proliferation. These nanofibers have a wide range of biomedical applications. Here we fabricate keratin/ PCL nanofibers, using the electrospinning technique, and characterize the fibers for possible applications in tissue engineering.

التوليف من ألياف نانوية أساس كيراتين للهندسة الطبية الحيوية

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Preparation of Silicon Nanowire Field-effect Transistor for Chemical and Biosensing Applications

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we describe the preparation of polycrystalline silicon nanowire field-effect transistors (pSNWFETs) that serve as biosensing devices for biomarker detection. A protocol for chemical and biomolecular sensing by using pSNWFETs is presented. The pSNWFET device was demonstrated to be a promising transducer for real-time, label-free, and ultra-high-sensitivity biosensing applications. The source/drain channel conductivity of a pSNWFET is sensitive to changes in the environment around its silicon nanowire (SNW) surface. Thus, by immobilizing probes on the SNW surface, the pSNWFET can be used to detect various biotargets ranging from small molecules (dopamine) to macromolecules (DNA and proteins). Immobilizing a bioprobe on the SNW surface, which is a multistep procedure, is vital for determining the specificity of the biosensor. It is essential that every step of the immobilization procedure is correctly performed. We verified surface modifications by directly observing the shift in the electric properties of the pSNWFET following each modification step. Additionally, X-ray photoelectron spectroscopy was used to examine the surface composition following each modification. Finally, we demonstrated DNA sensing on the pSNWFET. This protocol provides step-by-step procedures for verifying bioprobe immobilization and subsequent DNA biosensing application.

We describe key steps for biosensing by using polysilicon nanowire field-effect transistors, including the preparation of the device and the immobilization and confirmation of a DNA molecular probe on the nanowire surface, as well as conditions for DNA sensing.

إعداد السيليكون أسلاك متناهية الصغر حقل التأثير الترانزستور لتطبيقات كيميائية وBiosensing

Surveillance using biomarkers is critical for the early detection, rapid intervention, and reduction in the incidence of diseases. In this study, we ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin exine capsules (SECs) are obtained when spores or pollen are processed so as to remove the internal sporoplasmic contents. The resulting hollow microcapsules exhibit a high degree of micromeritic uniformity and retain intricate microstructural features related to the particular plant species. Herein, we demonstrate a streamlined process for the production of SECs from Lycopodium clavatum spores and for the loading of hydrophilic compounds into these SECs. The current SEC isolation procedure has been recently optimized to significantly reduce the processing requirements which are conventionally used in SEC isolation, and to ensure the production of intact microcapsules. Natural L. clavatum spores are defatted with acetone, treated with phosphoric acid, and extensively washed to remove sporoplasmic contents. After acetone defatting, a single processing step using 85% phosphoric acid has been shown to remove all sporoplasmic contents. By limiting the acid processing time to 30 hr, it is possible to isolate clean SECs and avoid SEC fracturing, which has been shown to occur with prolonged processing time. Extensive washing with water, dilute acids, dilute bases, and solvents ensures that all sporoplasmic material and chemical residues are adequately removed. The vacuum loading technique is utilized to load a model protein (Bovine Serum Albumin) as a representative hydrophilic compound. Vacuum loading provides a simple technique to load various compounds without the need for harsh solvents or undesirable chemicals which are often required in other microencapsulation protocols. Based on these isolation and loading protocols, SECs provide a promising material for use in a diverse range of microencapsulation applications, such as, therapeutics, foods, cosmetics, and personal care products.

This protocol/manuscript describes a streamlined process for the production of sporopollenin exine capsules (SECs) from Lycopodium clavatum spores and for the loading of hydrophilic compounds into these SECs.

كبسولات المستندة إلى مصنع استخراج للتطبيقات الكبسلة

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor biocompatibility, and cost. Plant tissues have favorable characteristics that make them uniquely suited for use as scaffolds, such as high surface area, excellent water transport and retention, interconnected porosity, preexisting vascular networks, and a wide range of mechanical properties. Two successful methods of plant decellularization for tissue engineering applications are described here. The first method is based on detergent baths to remove cellular matter, which is similar to previously established methods used to clear mammalian tissues. The second is a detergent-free method adapted from a protocol that isolates leaf vasculature and involves the use of a heated bleach and salt bath to clear the leaves and stems. Both methods yield scaffolds with comparable mechanical properties and low cellular metabolic impact, thus allowing the user to select the protocol which better suits their intended application.

Here we present, and contrast two protocols used to decellularize plant tissues: a detergent-based approach and a detergent-free approach. Both methods leave behind the extracellular matrix of the plant tissues used, which can then be utilized as scaffolds for tissue engineering applications.

طريقتين ديسيلولاريزيشن أنسجة النباتية لتطبيقات هندسة الأنسجة

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor ...