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

Dr. Sougata Ghosh anerkjenner Institutt for vitenskap og teknologi (DST), Ministry of Science and Technology, Government of India og Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, India for finansiering under Post-Doctoral Overseas Fellowship in Nano Science and Technology (Ref. JNC/AO/A.0610.1(4) 2019-2260 datert 19. august 2019). Dr. Sougata Ghosh anerkjenner Kasetsart University, Bangkok, Thailand for et postdoktorstipend og finansiering under Reinventing University Program (ref. nr. 6501.0207/10870 datert 9. november 2021). Forfatterne vil takke Kostas Advanced Nano-Characterization Facility (KANCF) for hjelp med karakteriseringseksperimentene. KANCF er et felles tverrfaglig forsknings- og utdanningsanlegg ved Kostas Research Institute (KRI) ved Northeastern University.

1. Syntese av nHAP ved nedbør
<ol><li>Syntetiser den uberørte nHAP ved hjelp av 50 ml av reaksjonsblandingen som inneholder 1 M Ca(NO3)2∙4H2O og 0,67 M (NH4)H2PO4 etterfulgt av dropwise addisjon av NH4OH (25%) for å opprettholde en pH rundt 1018.</li>
	<li>Deretter kan du omgi reaksjonsblandingen ved ultralydbestråling (UI) i 30 min (500 W effekt og 20 kHz ultralydfrekvens).</li>
	<li>La den resul...

<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>

Selv om ulike metaller, polymerer, keramikk og deres kombinasjoner har blitt forsket på som ortopediske implantater og fikseringstilbehør, anses HAP å være et av de mest foretrukne materialene på grunn av sin kjemiske likhet med selve beinet og følgelig høy cytokompatibilitet 20,21,22. I denne studien var orienteringen av HAP variert, noe som kan ha en betydelig innvirkning på dens unike egenskaper, for eksempel fremme a...

Graphene har arklignende todimensjonale strukturer som består av sp-hybridisert karbon. Flere andre allotroper kan tilskrives det utvidede honeycomb-nettverket av grafen (f.eks. stabling av grafenplater danner 3D-grafitt mens du ruller av samme materiale resulterer i dannelsen av 1D nanorør1). På samme måte dannes 0D-fullerener på grunn av innpakning2. Graphene har attraktive fysisk-kjemiske og optoelektroniske egenskaper som inkluderer en ambipolar felteffekt og en kvantehalleffekt ved romtemperatur 3,4. Påvisning av enkeltmolekyl adsorpsjonshendelser og ekstremt høy bærermobilitet legger til de attraktive egenskapene til grafen 5,6. Videre anses grafen nanoribbons (GNRs) med smale bredder og en stor gjennomsnittlig fri bane, lav resistivitet med høy strømtetthet og høy elektronmobilitet som lovende sammenkoblede materialer7. Derfor blir GNRs utforsket for applikasjoner i et utall enheter, og mer nylig i nanomedisin, spesielt vevsteknikk og legemiddellevering8.
Blant ulike traumatiske plager regnes beinskader som en av de mest utfordrende på grunn av vanskeligheter med å stabilisere brudd, regenerering og erstatning med nytt bein, motstå infeksjon og justere bein ikke-fagforeninger 9,10. Kirurgiske prosedyrer er fortsatt det eneste alternativet for lårskaftbrudd. Det skal bemerkes at nesten $ 52 millioner brukes hvert år på behandling av beinskader i Mellom-Amerika og Europa11.
Bioaktive stillaser for beinvevsteknikk kan være mer effektive ved å inkorporere nanohydroksyapatitt (nHAP), da de ligner selve beinets mikro- og nanoarkitekturegenskaper12. HAP, kjemisk representert som Ca10(PO4)6(OH)2 med et Ca/P molar-forhold på 1,67, er det mest foretrukne for biomedisinske anvendelser, spesielt for behandling av periodontale defekter, substitusjon av harde vev og fabrikasjon av implantater for ortopediske operasjoner13,14. Dermed kan fabrikasjonen av nHAP-baserte biomaterialer forsterket med GNRs ha overlegen biokompatibilitet og kan være fordelaktig på grunn av deres evne til å fremme osseointegrasjon og være osteoledende15,16. Slike hybridkompositt stillaser kan bevare biologiske egenskaper som celletilslutning, spredning, spredning og differensiering17. Heri rapporterer vi fabrikasjonen av to nye nanokompositter for beinvevsteknikk ved å rasjonelt endre det romlige arrangementet av nHAP og GNRs som illustrert i figur 1. De kjemiske og strukturelle egenskapene til de to forskjellige nHAP-GNRs-arrangementene ble evaluert her.

<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

Utvikling av nye materialer for beinvevsteknikk er et av de viktigste trykkområdene av nanomedisin. Flere nanokompositter har blitt fremstilt med hydroksyapatitt for å lette celletilhørighet, spredning og osteogenese. I denne studien ble hybrid nanokompositter vellykket utviklet ved hjelp av grafen nanoribboner (GNRs) og nanopartikler av hydroksyapatitt (nHAPer), som når de brukes i bioaktive stillaser, potensielt kan forbedre beinvevregenerering. Disse nanostrukturene kan være biokompatible. Her ble to tilnærminger brukt til å forberede de nye materialene. I en tilnærming ble det brukt en kofunksjonaliseringsstrategi der nHAP ble syntetisert og konjugert til GNRs samtidig, noe som resulterte i nanohybrider av nHAP på GNR-overflater (betegnet som nHAP /GNR). Høyoppløselig transmisjonselektronmikroskopi (HRTEM) bekreftet at nHAP/GNR-kompositten består av slanke, tynne strukturer av GNRs (maksimal lengde på 1,8 μm) med diskrete flekker (150-250 nm) nållignende nHAP (40-50 nm i lengde). I den andre tilnærmingen ble kommersielt tilgjengelig nHAP konjugert med GNRs som dannet GNR-belagt nHAP (betegnet som GNR/nHAP) (dvs. med motsatt orientering i forhold til nHAP/GNR nanohybrid). Nanohybriden dannet ved hjelp av sistnevnte metode viste nHAP nanosfærer med en diameter fra 50 nm til 70 nm dekket med et nettverk av GNRs på overflaten. Energidispergeringsspektra, elementær kartlegging og Fouriertransformasjon av infrarødt (FTIR) spektra bekreftet vellykket integrasjon av nHAP og GNRs i begge nanohybridene. Termogravimetrisk analyse (TGA) indikerte at tapet ved forhøyede oppvarmingstemperaturer på grunn av tilstedeværelsen av GNRs var henholdsvis 0,5% og 0,98% for henholdsvis GNR / nHAP og nHAP / GNR. nHAP-GNR nanohybrids med motsatte orienteringer representerer betydelige materialer for bruk i bioaktive stillaser for potensielt å fremme cellulære funksjoner for å forbedre beinvevsteknikk.

HRTEM-analyse Individuelt var GNRs slanke bambuslignende strukturer med noen bøyninger på en viss avstand som observert i figur 2. Den lengste GNR var 1.841 μm mens den minste bøyde GNR var 497 nm. Nanoribbonene viste ofte en synlig variasjon i bredde som kan tilskrives vridning for å danne spiralformede konfigurasjoner mange steder. Slik enveis justering av GNRs kan bidra til å oppnå attraktive funksjoner som magnetiske egenskaper, ledningsevne eller varmetranspor...

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

Nye nanokompositter av grafen nanoribbons og hydroksyapatitt nanopartikler ble utarbeidet ved hjelp av løsningsfasesyntese. Disse hybrider når de brukes i bioaktive stillaser kan vise potensielle anvendelser i vevsteknikk og beinregenerering.

Syntese av grafen-hydroksyapatitt nanokompositter for potensiell bruk i beinvevsteknikk

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

Dette arbeidet forklarer strategien om å fremstille nye kompositter av nanohydroksyapatitt og grafen nanoribbons med motsatte orienteringer. Disse biomaterialene er viktige for å utvikle benvevsteknikk stillaser. Dette er en enkel en pottesyntese.Det er en rask, effektiv og økonomisk metode. Dette arbeidet er ekstremt relevant med sammenheng med behandling av beinskader og tilhørende plager der mer beinvevregenerering vil fremme rask helbredelse. For å begynne med, syntetisere de uberørte nanopartiklene av hydroksyapatitt ved hjelp av 50 milliliter av reaksjonsblandingen.Dropwise, tilsett 25% ammoniumhydroksid for å opprettholde en pH på rundt 10. Deretter kan du røre reaksjonsblandingen ved ultralydbestråling i 30 minutter. La den resulterende løsningen modnes i 120 timer ved romtemperatur til det hvite bunnfallet av nanopartikler av hydroksyapatitt legger seg ut.Gjenopprett nanopartiklene av hydroksyapatitt ved sentrifugering ved 1398 x g i fem minutter ved romtemperatur. Vask bunnfallet med deionisert vann tre ganger. For å forberede nHAP / GNR nanokompositt, bruk en kofunksjonaliseringsstrategi, start med å oppløse fem milligram grafen nanoribbons i en blanding av en molar kalsiumnitrat tetrahydrat og 0,67 molar diammonium hydrogenfosfat til et 50 milliliter sluttvolum.Under denne reaksjonen, tilsett 25% av ammoniumhydroksid dråpevis for å opprettholde pH ved ca. 10. Agitate den resulterende blandingen ved ultralydbehandling i 30 minutter. Etter ferdigstillelse av reaksjonen, la løsningen være uforstyrret i 120 timer ved romtemperatur til modning.Vær oppmerksom på dannelsen av et gelatinøst bunnfall av nanopartikler av hydroksyapatitt, som dekker grafin nanoribbons, hvoretter et hvitt bunnfall av nHAP / GNR bosetter seg. Vask bunnfallet tre ganger ved sentrifugering ved 1398 x g i fem minutter ved romtemperatur etterfulgt av redispersion i deionisert vann. For å syntetisere GNR/nHAP nanokompositter, suspendere kommersielt tilgjengelige nanopartikler av hydroksyapatitt i en konsentrasjon på fem milligram per milliliter i 50 milliliter deionisert vann, supplert med fem milligram grafin nanoribbons.Rør den resulterende blandingen ved ultralydbehandling i 30 minutter, og la deretter blandingen være uforstyrret i 120 timer ved romtemperatur. Etter modning, gjenopprette det hvite bunnfallet av den resulterende GNR / nHAP ved sentrifugering ved 1,398 x g i fem minutter ved romtemperatur. Vask prøven tre ganger med deionisert vann.HRTEM-analysen av nHAP/GNR nanokompositt viste nHAP-patcher mellom 150 og 250 nanometer i lengde og bredde. Elemental kartlegging bekreftet at de mellomliggende nodal patcher på GNRs var faktisk nHAP på grunn av tilstedeværelsen av elementær kalsium og fosfor. I GNR/nHAP nanokompositter dannet GNR tynne filmer på overflaten av de sfæriske nHAP nanopartiklene.EDS-analysen viste en klar økning i karboninnholdet på grunn av GNRs, mens toppene som var spesifikke for kalsium og fosfor skyldtes nHAP. Den markerte økningen i karboninnholdet i nHAP/GNR-spekteret skyldes de flestegnrene som bare små flekker av fersksyntetisert nHAP ble observert på. XRD-analysen bekreftet den sekskantede krystallstrukturen til nHAP-sterke topper tilsvarende henholdsvis 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 og 213 fly, bekreftet renheten til den assyntetiserte nHAP.TGA-analysen viste en jevn reduksjon i masse etter 200 grader Celsius opp til 500 grader Celsius på grunn av krystallisering av nHAP. Videre oppvarming førte til nedbrytning av kompleksene. Tapt på grunn av tilstedeværelsen av GNRs ble funnet å være mellom 0,5 og 0,98% i GNR / nHAP og nHAP / GNR.Sekvensen av tilsetning av reagenser og reaksjonsforhold er mest kritisk for å få ønsket omvendt orientering av nanokomposittene. Cellelinjebaserte studier kan utføres for å sjekke potensialet til nanokomposittene for å fremme osteogenese. Dette vil åpne et nytt område for orienteringsmediert modulering av cellulær respons for vevsteknikk.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

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

Bruk av menneskelige perivaskulær stamceller for Bone Regeneration

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

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

Postproduction Behandling av Electrospun Fibre for Tissue Engineering

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

Kapillær Force Litografi for Cardiac Tissue Engineering

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

Tissue Engineering av en menneskelig 3D<em&gt; In vitro</em&gt; Tumor Test System

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

Produksjon, karakterisering og potensielle bruk av en 3D Tissue-konstruert Menneskelig Esophageal slimhinnene Model

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

Ingeniør 3D Cellularized Kollagen Geleer til Vaskulær Tissue Regeneration

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

Sandwich-lignende microenvironments å utnytte Cell / Material Interactions

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

Syntese av Keratin-baserte 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 ...