Name: synthesis of graphene-hydroxyapatite nanocomposites for potential use in bone tissue engineering
Uploaded: 2022-07-27T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Graphene-Hydroxyapatite Nanocomposites for Potential Use in Bone Tissue Engineering at JoVE.com

يعترف الدكتور سوغاتا غوش بقسم العلوم والتكنولوجيا (DST) ، وزارة العلوم والتكنولوجيا ، حكومة الهند ، ومركز جواهر لال نهرو للبحث العلمي المتقدم ، الهند للتمويل في إطار زمالة ما بعد الدكتوراه في الخارج في علوم وتكنولوجيا النانو (المرجع JNC / AO / A.0610.1 (4) 2019-2260 بتاريخ 19 أغسطس 2019). تعترف الدكتورة سوغاتا غوش بجامعة كاسيتسارت ، بانكوك ، تايلاند للحصول على زمالة ما بعد الدكتوراه ، والتمويل في إطار برنامج إعادة اختراع الجامعة (المرجع رقم 6501.0207/10870 بتاريخ 9 نوفمبر 2021). يود المؤلفون أن يشكروا مرفق كوستاس المتقدم للتوصيف النانوي (KANCF) على المساعدة في تجارب التوصيف. KANCF هي منشأة بحثية وتعليمية مشتركة متعددة التخصصات داخل معهد كوستاس للأبحاث (KRI) في جامعة نورث إيسترن.

1. توليف nHAP عن طريق هطول الأمطار
<ol><li>توليف nHAP البكر باستخدام 50 مل من خليط التفاعل الذي يحتوي على 1 M Ca(NO3)2∙4H 2 O و 0.67 M (NH 4)H2PO 4 متبوعا بإضافة قطرة NH 4OH (25٪) للحفاظ على درجة الحموضة حول 1018.</li>
	<li>بعد ذلك ، قم بتحريك خليط التفاعل عن طريق...

<ol>
	<li>Novoselov, K. 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=Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films.">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li><li>Novoselov, K. 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=Unconventional+quantum+Hall+effect+and+Berry's+phase+of+2&#960;+in+bilayer+graphene.">Unconventional quantum Hall effect and Berry's phase of 2&#960; in bilayer graphene.</a> Nature Physics. 2 (3), 177-180 (2006).</li><li>Zhang, Y. B., Tan, Y. W., Stormer, H. L., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+observation+of+the+quantum+Hall+effect+and+Berry's+phase+in+graphene.">Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene.</a> Nature. 438 (7065), 201-204 (2005).</li><li>Ozyilmaz, B., 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=Electronic+transport+and+quantum+hall+effect+in+bipolar+Graphene+p&#8722;n&#8722;p+junctions.">Electronic transport and quantum hall effect in bipolar Graphene p&#8722;n&#8722;p junctions.</a> Physical Review Letters. 99 (16-19), 166804 (2007).</li><li>Morozov, S. V., 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=Giant+intrinsic+carrier+mobilities+in+graphene+and+its+bilayer.">Giant intrinsic carrier mobilities in graphene and its bilayer.</a> Physical Review Letters. 100 (1-11), 016602 (2008).</li><li>Han, M., Ozyilmaz, B., Zhang, Y., Jarillo-Herero, P., Kim, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+transport+measurements+in+graphene+nanoribbons.">Electronic transport measurements in graphene nanoribbons.</a> Physica Status Solidi B: Basic Solid State Physics. 244 (11), 4134-4137 (2007).</li><li>Talyzin, A. V., 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=Synthesis+of+graphene+nanoribbons+encapsulated+in+single-walled+carbon+nanotubes.">Synthesis of graphene nanoribbons encapsulated in single-walled carbon nanotubes.</a> Nano Letters. 11 (10), 4352-4356 (2011).</li><li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honeycomb+carbon:+A+review+of+graphene.">Honeycomb carbon: A review of graphene.</a> Chemical Reviews. 110 (1), 132-145 (2010).</li><li>Ghosh, S., Webster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metallic+nanoscaffolds+as+osteogenic+promoters:+Advances,+challenges+and+scope.">Metallic nanoscaffolds as osteogenic promoters: Advances, challenges and scope.</a> Metals. 11 (9), 1356 (2021).</li><li>Ghosh, S., Webster, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+silica+based+nanostructures+for+bone+tissue+regeneration.">Mesoporous silica based nanostructures for bone tissue regeneration.</a> Frontiers in Materials. 8, 213 (2021).</li><li>Medeiros, J. 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=Nanohydroxyapatite/graphene+nanoribbons+nanocomposites+induce+in+vitro+osteogenesis+and+promote+in+vivo+bone+neoformation.">Nanohydroxyapatite/graphene nanoribbons nanocomposites induce in vitro osteogenesis and promote in vivo bone neoformation.</a> ACS Biomaterials Science and Engineering. 4 (5), 1580-1590 (2018).</li><li>Faniyi, I. O., 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=The+comparative+analyses+of+reduced+graphene+oxide+(RGO)+prepared+via+green,+mild+and+chemical+approaches.">The comparative analyses of reduced graphene oxide (RGO) prepared via green, mild and chemical approaches.</a> SN Applied Sciences. 1 (10), 1-7 (2019).</li><li>Neelgund, G. M., Oki, A., Luo, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+deposition+of+hydroxyapatite+on+graphene+nanosheets.">In situ deposition of hydroxyapatite on graphene nanosheets.</a> Materials Research Bulletin. 48 (2), 175-179 (2013).</li><li>Rajkumar, M., Sundaram, N. M., Rajendran, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+size+controlled,+stoichiometric+and+bioresorbable+hydroxyapatite+nanorod+by+varying+initial+pH,+Ca/P+ratio+and+sintering+temperature.">Preparation of size controlled, stoichiometric and bioresorbable hydroxyapatite nanorod by varying initial pH, Ca/P ratio and sintering temperature.</a> Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 6 (1), 169-179 (2011).</li><li>Mondal, 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=Hydroxyapatite+coated+iron+oxide+nanoparticles:+A+promising+nanomaterial+for+magnetic+hyperthermia+cancer+treatment.">Hydroxyapatite coated iron oxide nanoparticles: A promising nanomaterial for magnetic hyperthermia cancer treatment.</a> Nanomaterials. 7 (12), 426 (2017).</li><li>Oliveira, F. 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=High+loads+of+nano-hydroxyapatite/graphene+nanoribbon+composites+guided+bone+regeneration+using+an+osteoporotic+animal+model.">High loads of nano-hydroxyapatite/graphene nanoribbon composites guided bone regeneration using an osteoporotic animal model.</a> International Journal of Nanomedicine. 14, 865-874 (2019).</li><li>Murugan, N., Sundaramurthy, A., Chen, S. -. M., Sundramoorthy, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+oxide/oxidized+carbon+nanofiber/mineralized+hydroxyapatite+based+hybrid+composite+for+biomedical+applications.">Graphene oxide/oxidized carbon nanofiber/mineralized hydroxyapatite based hybrid composite for biomedical applications.</a> Materials Research Express. 4 (12), 124005 (2017).</li><li>Barbosa, M. C., Messmer, N. R., Brazil, T. R., Marciano, F. R., Lobo, A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+ultrasonic+irradiation+on+the+crystallinity+of+nano-hydroxyapatite+produced+via+the+wet+chemical+method.">The effect of ultrasonic irradiation on the crystallinity of nano-hydroxyapatite produced via the wet chemical method.</a> Materials Science and Engineering C. 33 (5), 2620-2625 (2013).</li><li>Rodrigues, B. V. 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=Graphene+oxide/multi-walled+carbon+nanotubes+as+nanofeatured+scaffolds+for+the+assisted+deposition+of+nanohydroxyapatite:+characterization+and+biological+evaluation.">Graphene oxide/multi-walled carbon nanotubes as nanofeatured scaffolds for the assisted deposition of nanohydroxyapatite: characterization and biological evaluation.</a> International Journal of Nanomedicine. 11, 2569-2585 (2016).</li><li>Sharma, M., Nagar, R., Meena, V. K., Singh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electro-deposition+of+bactericidal+and+corrosion-resistant+hydroxyapatite+nanoslabs.">Electro-deposition of bactericidal and corrosion-resistant hydroxyapatite nanoslabs.</a> RSC Advances. 9 (20), 11170-11178 (2019).</li><li>Kamrujjaman, M., Khandaker, J. I., Haque, M. M., Rahman, M. O., Rahman, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+dependency+of+pH+values+on+HAp+synthesis.">Study of the dependency of pH values on HAp synthesis.</a> Journal of Nanomaterials &amp; Molecular Nanotechnology. 7, 4 (2019).</li><li>Baradaran, 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=Mechanical+properties+and+biomedical+applications+of+a+nanotube+hydroxyapatite-reduced+graphene+oxide+composite.">Mechanical properties and biomedical applications of a nanotube hydroxyapatite-reduced graphene oxide composite.</a> Carbon. 69, 32-45 (2014).</li><li>Sassoni, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydroxyapatite+and+other+calcium+phosphates+for+the+conservation+of+cultural+heritage:+A+review.">Hydroxyapatite and other calcium phosphates for the conservation of cultural heritage: A review.</a> Materials. 11 (4), 557 (2018).</li><li>Tang, H., Ehlert, G. J., Lin, Y., Sodano, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+efficient+synthesis+of+graphene+nanocomposites.">Highly efficient synthesis of graphene nanocomposites.</a> Nano Letters. 12 (1), 84-90 (2012).</li><li>Walker, L. S., Marotto, V. R., Rafiee, M. A., Koratkar, N., Corral, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toughening+in+graphene+ceramic+composites.">Toughening in graphene ceramic composites.</a> ACS Nano. 5 (4), 3182-3190 (2011).</li><li>Rafiee, M. A., 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=Enhanced+mechanical+properties+of+nanocomposites+at+low+graphene+content.">Enhanced mechanical properties of nanocomposites at low graphene content.</a> ACS Nano. 3 (12), 3884-3890 (2009).</li><li>Luque de Castro, M. D., Priego-Capote, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-assisted+crystallization+(sonocrystallization).">Ultrasound-assisted crystallization (sonocrystallization).</a> Ultrasonics Sonochemistry. 14 (6), 717-724 (2007).</li><li>Azhari, A., Toyserkani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+manufacturing+of+graphene-hydroxyapatite+nanocomposite+structures.">Additive manufacturing of graphene-hydroxyapatite nanocomposite structures.</a> International Journal of Applied Ceramic Technology. 12 (1), 8-17 (2015).</li><li>Li, H., Wang, J., Bao, Y., Guo, Z., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+sonocrystallization+in+the+salting-out+process.">Rapid sonocrystallization in the salting-out process.</a> Journal of Crystal Growth. 247 (1-2), 192-198 (2003).</li><li>Zou, Z., Lin, K., Chen, L., Chang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+synthesis+and+characterization+of+carbonated+hydroxyapatite+nanopowders+via+sonochemistry-assisted+microwave+process.">Ultrafast synthesis and characterization of carbonated hydroxyapatite nanopowders via sonochemistry-assisted microwave process.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 19 (6), 1174-1179 (2012).</li><li>Rouhani, P., Taghavinia, N., Rouhani, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+growth+of+hydroxyapatite+nanoparticles+using+ultrasonic+irradiation.">Rapid growth of hydroxyapatite nanoparticles using ultrasonic irradiation.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 17 (5), 853-856 (2010).</li><li>Fan, Z., 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=One-pot+synthesis+of+graphene/hydroxyapatite+nanorod+composite+for+tissue+engineering.">One-pot synthesis of graphene/hydroxyapatite nanorod composite for tissue engineering.</a> Carbon. 66, 407-416 (2014).</li><li>Ghosh, S., Mostafavi, E., Thorat, N., Webster, T. J., Liu, H., Shokuhfar, T., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanobiomaterials+for+three-+dimensional+bioprinting.">Nanobiomaterials for three- dimensional bioprinting.</a> Nanotechnology in Medicine and Biology. , 1-24 (2021).</li><li>Ghosh, S., Sanghavi, S., Sancheti, P., Balakrishnan, P., Sreekala, P., Thomas, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metallic+biomaterial+for+bone+support+and+replacement.">Metallic biomaterial for bone support and replacement.</a> Fundamental Biomaterials: Metals. Vol 2. Woodhead Publishing Series in Biomaterials. , 139-165 (2018).</li><li>Hazra, A., Basu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+nanoribbon+as+potential+on-chip+interconnect+material-A+Review.">Graphene nanoribbon as potential on-chip interconnect material-A Review.</a> C Journal of Carbon Research. 4 (3), 49 (2018).</li><li>Zanin, H., 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=Fast+preparation+of+nano-hydroxyapatite/superhydrophilic+reduced+graphene+oxide+composites+for+bioactive+applications.">Fast preparation of nano-hydroxyapatite/superhydrophilic reduced graphene oxide composites for bioactive applications.</a> Journal of Materials Chemistry B. 1 (38), 4947-4955 (2013).</li><li>Lobo, A. O., 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=Fast+preparation+of+hydroxyapatite/superhydrophilic+vertically+aligned+multiwalled+carbon+nanotube+composites+for+bioactive+application.">Fast preparation of hydroxyapatite/superhydrophilic vertically aligned multiwalled carbon nanotube composites for bioactive application.</a> Langmuir. 26 (23), 18308-18314 (2010).</li></ol>

على الرغم من أن العديد من المعادن والبوليمرات والسيراميك ومجموعاتها قد تم بحثها كغرسات لتقويم العظام وملحقات التثبيت ، إلا أن HAP تعتبر واحدة من أكثر المواد المفضلة بسبب تشابهها الكيميائي مع العظام نفسها وما يترتب عليها من توافق خلوي عال 20،21،22....

يحتوي الجرافين على هياكل ثنائية الأبعاد تشبه الألواح تتكون من الكربون الهجين sp. يمكن أن تعزى العديد من allotropes الأخرى إلى شبكة قرص العسل الموسعة من الجرافين (على سبيل المثال ، يشكل تكديس صفائح الجرافين الجرافيت 3D أثناء تدحرج نفس المادة يؤدي إلى تكوين أنابيب نانوية 1D1). وبالمثل ، يتم تشكيل الفوليرين 0D بسبب التفاف2. يتميز الجرافين بخصائص فيزيائية كيميائية وإلكترونية بصرية جذابة تشمل تأثير المجال القطبي المحيط وتأثير هول الكمومي في درجة حرارة الغرفة 3,4. يضيف اكتشاف أحداث الامتزاز أحادية الجزيء والتنقل العالي للغاية للناقل إلى السمات الجذابة للجرافين 5,6. علاوة على ذلك ، تعتبر شرائط الجرافين النانوية (GNRs) ذات العروض الضيقة والمسار الحر المتوسط الكبير ، والمقاومة المنخفضة ذات كثافة التيار العالية ، وحركة الإلكترونات العالية مواد ربط واعدة7. ومن ثم، يجري استكشاف GNRs للتطبيقات في عدد لا يحصى من الأجهزة، ومؤخرا في الطب النانوي، وخاصة هندسة الأنسجة وتوصيل الأدوية8.
من بين الأمراض المؤلمة المختلفة ، تعتبر إصابات العظام واحدة من أكثر الإصابات تحديا بسبب الصعوبات في تثبيت الكسر ، والتجديد والاستبدال بعظام جديدة ، ومقاومة العدوى ، وإعادة محاذاة العظام غير النقابية 9,10. تظل الإجراءات الجراحية هي البديل الوحيد لكسور العمود الفخذي. تجدر الإشارة إلى أنه يتم إنفاق ما يقرب من 52 مليون دولار كل عام على علاج إصابات العظام في أمريكا الوسطى وأوروبا11.
يمكن أن تكون السقالات النشطة بيولوجيا لتطبيقات هندسة أنسجة العظام أكثر فعالية من خلال دمج نانو هيدروكسيباتيت (nHAP) ، لأنها تشبه الخصائص المعمارية الدقيقة والنانوية للعظم نفسه12. HAP ، الممثلة كيميائيا باسم Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 مع نسبة Ca / P المولية من 1.67 ، هي الأكثر تفضيلا للتطبيقات الطبية الحيوية ، وخاصة لعلاج عيوب اللثة ، واستبدال الأنسجة الصلبة ، وتصنيع الغرسات لجراحات العظام13,14. وبالتالي ، فإن تصنيع المواد الحيوية القائمة على nHAP المعززة ب GNRs يمكن أن يمتلك توافقا حيويا متفوقا وقد يكون مفيدا بسبب قدرته على تعزيز التكامل العظمي وأن يكون موصلا للعظام15,16. يمكن لهذه السقالات المركبة الهجينة الحفاظ على الخصائص البيولوجية مثل التصاق الخلايا وانتشارها وانتشارها وتمايزها17. هنا ، نبلغ عن تصنيع مركبين نانويين جديدين لهندسة أنسجة العظام عن طريق تغيير الترتيب المكاني ل nHAP و GNRs بشكل عقلاني كما هو موضح في الشكل 1. تم تقييم الخصائص الكيميائية والهيكلية للترتيبين المختلفين ل nHAP-GNRs هنا.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ammonium phosphate monobasic</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>216003-100G</td>
			<td>Synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium nitrate tetrahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>237124</td>
			<td>Synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Hettich</td>
			<td>EBA 200S</td>
			<td>Recovery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fourier transform infrared spectrometer</td>
			<td>Brucker</td>
			<td>Vertex 70</td>
			<td>Characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphene nanoribbon</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>922714</td>
			<td>Synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High resolution transmission electron microscope</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Themis Titan 300</td>
			<td>Characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirrer</td>
			<td>IKA</td>
			<td>C-MAG HS7 S68</td>
			<td>Functionalization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropipettes</td>
			<td>TreffLab</td>
			<td>06H35687</td>
			<td>Reagent preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>Eutech pH5+</td>
			<td>ECPH503PLUSK</td>
			<td>Reagent preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermogravimetric analyzer</td>
			<td>TA Instruments</td>
			<td>SDT Q600</td>
			<td>Characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic bath</td>
			<td>Bandelin</td>
			<td>DT100</td>
			<td>Functionalization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal Oven</td>
			<td>Memmert</td>
			<td>UF55</td>
			<td>Functionalization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weighing balance</td>
			<td>Precisa</td>
			<td>XB220A</td>
			<td>Reagent preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray diffractometer</td>
			<td>Brucker</td>
			<td>D8-Advanced</td>
			<td>Characterization</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of graphene-hydroxyapatite nanocomposites for potential use in bone tissue engineering

يعد تطوير مواد جديدة لهندسة الأنسجة العظمية أحد أهم مجالات الدفع في الطب النانوي. تم تصنيع العديد من المركبات النانوية باستخدام الهيدروكسيباتيت لتسهيل التصاق الخلايا وانتشارها وتكوين العظام. في هذه الدراسة ، تم تطوير المركبات النانوية الهجينة بنجاح باستخدام شرائط الجرافين النانوية (GNRs) والجسيمات النانوية من الهيدروكسيباتيت (nHAPs) ، والتي عند استخدامها في السقالات النشطة بيولوجيا قد تحسن تجديد أنسجة العظام. يمكن أن تكون هذه الهياكل النانوية متوافقة حيويا. هنا ، تم استخدام نهجين لإعداد المواد الجديدة. وفي أحد النهج، استخدمت استراتيجية للتشغيل المشترك حيث تم توليف nHAP واقترانه ب GNRs في وقت واحد، مما أدى إلى هجين نانوي من nHAP على أسطح GNR (يشار إليها باسم nHAP/GNR). أكد المجهر الإلكتروني الناقل عالي الدقة (HRTEM) أن مركب nHAP/GNR يتكون من هياكل رفيعة ورقيقة من GNRs (أقصى طول 1.8 ميكرومتر) مع بقع منفصلة (150-250 نانومتر) من nHAP الشبيه بالإبرة (40-50 نانومتر في الطول). وفي النهج الآخر، اقترن nHAP المتاح تجاريا ب GNRs التي تشكل nHAP المغلفة ب GNR (يشار إليها باسم GNR/nHAP) (أي ذات اتجاه معاكس بالنسبة إلى الهجين النانوي nHAP/GNR). عرض الهجين النانوي الذي تم تشكيله باستخدام الطريقة الأخيرة أغلفة نانوية nHAP يتراوح قطرها من 50 نانومتر إلى 70 نانومتر مغطاة بشبكة من GNRs على السطح. أكدت أطياف تشتت الطاقة ، ورسم الخرائط الأولية ، وأطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) التكامل الناجح ل nHAP و GNRs في كل من الهجينة النانوية. وأشار التحليل الحراري الوزني (TGA) إلى أن الخسارة في درجات حرارة التسخين المرتفعة بسبب وجود GNRs كانت 0.5٪ و 0.98٪ ل GNR / nHAP و nHAP / GNR ، على التوالي. تمثل الهجينة النانوية nHAP-GNR ذات الاتجاهات المعاكسة مواد مهمة للاستخدام في السقالات النشطة بيولوجيا لتعزيز الوظائف الخلوية لتحسين تطبيقات هندسة الأنسجة العظمية.

تحليل HRTEM وعلى المستوى الفردي، كانت الشبكات العالمية للإيرادات العالمية عبارة عن هياكل نحيلة تشبه الخيزران مع بعض الانحناءات على مسافة ما كما لوحظ في الشكل 2. كان أطول GNR 1.841 ميكرومتر في حين أن أصغر GNR عازمة كان 497 نانومتر. غالبا ما أظهرت الشرائط النانوية تباينا مر?...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Graphene-Hydroxyapatite Nanocomposites for Potential Use in Bone Tissue Engineering at JoVE.com

Synthesis of Graphene-Hydroxyapatite Nanocomposites for Potential Use in Bone Tissue Engineering

تم تحضير مركبات نانوية جديدة من شرائط الجرافين النانوية وجسيمات الهيدروكسيباتيت النانوية باستخدام توليف مرحلة المحلول. هذه الهجينة عند استخدامها في السقالات النشطة بيولوجيا يمكن أن تظهر تطبيقات محتملة في هندسة الأنسجة وتجديد العظام.

تخليق مركبات الجرافين هيدروكسيباتيت النانوية للاستخدام المحتمل في هندسة الأنسجة العظمية

Developing novel materials for bone tissue engineering is one of the most important thrust areas of nanomedicine. Several nanocomposites have been ...

يشرح هذا العمل استراتيجية تصنيع مركبات جديدة من شرائط نانوية هيدروكسيباتيت وجرافين نانوية ذات اتجاهات متعاكسة. هذه المواد الحيوية مهمة لتطوير سقالات هندسة الأنسجة العظمية. هذا هو توليف وعاء واحد بسيط.إنها طريقة سريعة وفعالة واقتصادية. هذا العمل وثيق الصلة للغاية بسياق علاج إصابات العظام والأمراض المرتبطة بها حيث سيعزز المزيد من تجديد أنسجة العظام الشفاء السريع. للبدء ، قم بتوليف الجسيمات النانوية البكر من الهيدروكسيباتيت باستخدام 50 ملليلتر من خليط التفاعل.بقطرة ، أضف 25٪ من هيدروكسيد الأمونيوم للحفاظ على درجة الحموضة حوالي 10. بعد ذلك ، قم بتحريك خليط التفاعل عن طريق التشعيع بالموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة. اترك المحلول الناتج ينضج لمدة 120 ساعة في درجة حرارة الغرفة حتى يستقر الراسب الأبيض للجسيمات النانوية للهيدروكسيباتيت.استعادة الجسيمات النانوية من الهيدروكسيباتيت عن طريق الطرد المركزي في 1،398 × غرام لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة. اغسل الراسب بالماء منزوع الأيونات ثلاث مرات. لإعداد مركب نانوي nHAP / GNR ، استخدم استراتيجية وظيفية مشتركة ، ابدأ بإذابة خمسة ملليغرام من شرائط الجرافين النانوية في خليط من رباعي هيدرات نترات الكالسيوم المولية و 0.67 فوسفات هيدروجين ثنائي الأمونيوم المولي إلى حجم نهائي 50 ملليلتر.خلال هذا التفاعل ، أضف 25٪ من هيدروكسيد الأمونيوم قطرة للحفاظ على درجة الحموضة عند حوالي 10. حرك الخليط الناتج عن طريق الموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة. بعد الانتهاء من التفاعل ، اترك المحلول دون إزعاج لمدة 120 ساعة في درجة حرارة الغرفة حتى النضج.لاحظ تكوين راسب جيلاتيني من الجسيمات النانوية من الهيدروكسيباتيت ، الذي يغطي شرائط الجرافين النانوية ، وبعد ذلك يستقر راسب أبيض من nHAP / GNR. اغسل الراسب ثلاث مرات عن طريق الطرد المركزي عند 1،398 × غرام لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة تليها إعادة التشتت في الماء منزوع الأيونات. لتوليف المركبات النانوية GNR/nHAP، قم بتعليق الجسيمات النانوية المتاحة تجاريا من الهيدروكسيباتيت بتركيز خمسة ملليغرام لكل ملليلتر في 50 ملليلتر من الماء منزوع الأيونات، مع استكمالها بخمسة ملليغرامات من شرائط الجرافين النانوية.حرك الخليط الناتج عن طريق الموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة ، وبعد ذلك ، اترك الخليط دون إزعاج لمدة 120 ساعة في درجة حرارة الغرفة. بعد النضج ، استرجع الراسب الأبيض ل GNR / nHAP الناتج عن طريق الطرد المركزي عند 1،398 × g لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة. اغسل العينة ثلاث مرات باستخدام ماء منزوع الأيونات.أظهر تحليل HRTEM للمركب النانوي nHAP / GNR بقع nHAP بين 150 إلى 250 نانومتر في الطول والعرض. وأكد رسم الخرائط الأولية أن البقع العقدية الوسيطة على GNRs كانت في الواقع nHAP بسبب وجود الكالسيوم الأولي والفوسفور. في المركبات النانوية GNR/nHAP، شكل GNR أغشية رقيقة على سطح الجسيمات النانوية nHAP الكروية.أظهر تحليل EDS زيادة واضحة في محتوى الكربون بسبب GNRs ، في حين أن القمم الخاصة بالكالسيوم والفوسفور كانت بسبب nHAP. وتعزى الزيادة الملحوظة في محتوى الكربون في طيف nHAP/GNR إلى غالبية ال GNR التي لم تلاحظ عليها سوى بقع صغيرة من nHAP الطازجة. أكد تحليل XRD البنية البلورية السداسية للقمم القوية nHAP المقابلة للطائرات 002 و 102 و 211 و 300 و 202 و 310 و 113 و 222 و 213 ، على التوالي ، نقاء nHAP المركب.أظهر تحليل التحليل الحراري الوزني انخفاضا مطردا في الكتلة بعد 200 درجة مئوية حتى 500 درجة مئوية بسبب تبلور nHAP. مزيد من التدفئة أدى إلى تحلل المجمعات. وتبين أن المفقودات بسبب وجود الموارد العالمية للغاز القومي الإجمالي تتراوح بين 0.5 و 0.98 في المائة في GNR/nHAP و nHAP/GNR.تسلسل إضافة الكواشف وظروف التفاعل هي الأكثر أهمية للحصول على الاتجاه العكسي المطلوب للمركبات النانوية. يمكن إجراء دراسات قائمة على خطوط الخلايا للتحقق من إمكانات المركبات النانوية لتعزيز تكوين العظام. سيفتح هذا مجالا جديدا للتعديل بوساطة التوجيه للاستجابة الخلوية لهندسة الأنسجة.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

PGS السقالات المرنة في هندسة الأنسجة الشرياني

Cardiovascular disease is one of the leading cause of mortality in the US and especially, coronary artery disease increases with an aging population and ...

Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

استخدام الخلايا الجذعية البشرية ارتشاح لتجديد العظام

Human perivascular stem cells (PSCs) can be isolated in sufficient numbers from multiple tissues for purposes of skeletal tissue engineering1-3. PSCs are ...

Encapsulation of Cardiomyocytes in a Fibrin Hydrogel for Cardiac Tissue Engineering

تغليف الخلايا العضلية في هيدروجيل الفايبرين للهندسة الأنسجة القلبية

Culturing cells in a three dimensional hydrogel environment is an important technique for developing constructs for tissue engineering as well as studying ...

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

المعالجة بعد الإنتاج من الألياف Electrospun للهندسة الأنسجة

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

Capillary Force Lithography for Cardiac Tissue Engineering

الشعرية قوة الطباعة الحجرية لهندسة الأنسجة القلبية

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical ...

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

هندسة الأنسجة ل3D الإنسان<em&gt; في المختبر</em&gt; نظام ورم اختبار

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

Production, Characterization and Potential Uses of a 3D Tissue-engineered Human Esophageal Mucosal Model

إنتاج وتوصيف والمحتملة استخدامات الأنسجة المهندسة-3D الإنسان المريء المخاطي نموذج

The incidence of both esophageal adenocarcinoma and its precursor, Barrett&#8217;s Metaplasia, are rising rapidly in the western world. Furthermore ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

الهندسة 3D Cellularized الهلام الكولاجين لتجديد الأنسجة الوعائية

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Microenvironments-شطيرة مثل لتسخير خلية / المواد التفاعلات

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical 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 ...