סינתזה של ננו-קומפוזיטים של גרפן-הידרוקסיאפטיט לשימוש פוטנציאלי בהנדסת רקמות עצם

עבודה זו מסבירה את האסטרטגיה לייצור חומרים מרוכבים חדשניים של ננו-הידרוקסיאפטיט וננו-ננו-נוריבונים של גרפן בעלי אוריינטציות מנוגדות. ביו-חומרים אלה משמעותיים לפיתוח פיגומים הנדסיים של רקמות עצם. זוהי סינתזה פשוטה של סיר אחד.

זוהי שיטה מהירה, יעילה וחסכונית. עבודה זו רלוונטית ביותר בהקשר של טיפול בפציעות עצם ומחלות נלוות שבהן יותר התחדשות רקמת העצם תקדם ריפוי מהיר. כדי להתחיל, לסנתז את הננו-חלקיקים הבתוליים של הידרוקסיאפטיט באמצעות 50 מיליליטרים של תערובת התגובה.

באופן טיפתי, הוסיפו 25% אמוניוםהידרוקסיד כדי לשמור על pH של כ-10. לאחר מכן, להתסיס את תערובת התגובה על ידי הקרנה אולטרסאונד במשך 30 דקות. אפשרו לתמיסה המתקבלת להבשיל למשך 120 שעות בטמפרטורת החדר עד שהתמיסה הלבנה של ננו-חלקיקים של הידרוקסיאפטיט תשקע.

לשחזר את הננו-חלקיקים של הידרוקסיאפטיט על ידי צנטריפוגה ב 1, 398 x g במשך חמש דקות בטמפרטורת החדר. לשטוף את המשקע עם מים deionized שלוש פעמים. כדי להכין את הננו-קומפוזיט nHAP/GNR, השתמשו באסטרטגיית קופונקציונליזציה, התחילו בהמסת חמישה מיליגרם של ננו-ננו-ננו-מולקולות גרפן בתערובת של סידן חנקתי טוחן אחד טוחן טמאום טוחן טמאמוני מימן פוספט לנפח סופי של 50 מיליליטר.

במהלך תגובה זו, הוסיפו 25% של אמוניום הידרוקסיד באופן טיפתי כדי לשמור על ה-pH על כ-10. התסיסו את התערובת המתקבלת על ידי אולטרה-סוניזציה למשך 30 דקות. לאחר השלמת התגובה, השאירו את התמיסה ללא הפרעה במשך 120 שעות בטמפרטורת החדר עד להתבגרות.

שימו לב להיווצרות של משקע ג'לטיני של ננו-חלקיקים של הידרוקסיאפטיט, אשר מצפה את הננו-נוריבונים של הגרפים, ולאחר מכן משקע לבן של nHAP/GNR מתיישב. לשטוף את המשקע שלוש פעמים על ידי צנטריפוגה ב 1, 398 x g במשך חמש דקות בטמפרטורת החדר ואחריו redispersioning במים deionized. כדי לסנתז ננו-קומפוזיטים מסוג GNR/nHAP, השעו ננו-חלקיקים זמינים מסחרית של הידרוקסיאפטיט בריכוז של חמישה מיליגרם למיליליטר ב-50 מיליליטר של מים שעברו דה-יוניזציה, בתוספת חמישה מיליגרם של ננו-גרפין.

התסיסו את התערובת המתקבלת על ידי אולטראסוניזציה במשך 30 דקות, ולאחר מכן, השאירו את התערובת ללא הפרעה במשך 120 שעות בטמפרטורת החדר. לאחר ההבשלה, שחזרו את המשקע הלבן של ה-GNR/nHAP שנוצר על ידי צנטריפוגה ב-1, 398 x g במשך חמש דקות בטמפרטורת החדר. שטפו את הדגימה שלוש פעמים באמצעות מים שעברו דה-יוניזציה.

ניתוח HRTEM של ננו-קומפוזיט nHAP/GNR הראה טלאי nHAP בין 150 ל-250 ננומטר באורך וברוחב. מיפוי היסודי אישר כי המדבקות הנודלות המתווכות על ה- GNRs אכן היו nHAP בשל נוכחותם של סידן יסודי וזרחן. בננו-קומפוזיטים של GNR/nHAP, ה-GNR יצר יריעות דקות על פני השטח של ננו-חלקיקי ה-nHAP הכדוריים.

ניתוח ה-EDS הראה עלייה ברורה בתכולת הפחמן עקב GNRs, בעוד שהשיאים הספציפיים לסידן וזרחן נבעו מ-nHAP. העלייה הניכרת בתכולת הפחמן בספקטרום ה-nHAP/GNR נובעת מרוב ה-GNR שעליהם נצפו רק טלאים קטנים של nHAP מסונתז טרי. ניתוח XRD אישר שהמבנה הגבישי המשושה של הפסגות החזקות של nHAP המקביל למישורים 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 ו-213, בהתאמה, אישר את טוהר ה-nHAP המסונתז.

ניתוח TGA הראה ירידה מתמדת במסה לאחר 200 מעלות צלזיוס עד 500 מעלות צלזיוס עקב התגבשות של nHAP. חימום נוסף הוביל לפירוק המתחמים. אובדן עקב נוכחות של GNRs נמצא בין 0.5 ל 0.98% ב- GNR / nHAP ו- nHAP / GNR.

רצף התוספת של ריאגנטים ותנאי תגובה הם קריטיים ביותר כדי לקבל את הכיוון ההפוך הרצוי של הננו-קומפוזיטים. ניתן לבצע מחקרים מבוססי קווי תאים כדי לבדוק את הפוטנציאל של הננו-קומפוזיטים לקדם אוסטאוגנזה. זה יפתח תחום חדש של אפנון בתיווך אוריינטציה של התגובה התאית להנדסת רקמות.