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, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (DST), Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Hindistan Hükümeti ve Jawaharlal Nehru İleri Bilimsel Araştırma Merkezi, Hindistan'ı, Nano Bilim ve Teknolojide Doktora Sonrası Denizaşırı Bursu (19 Ağustos 2019 tarihli Ref. JNC / AO / A.0610.1 (4) 2019-2260) kapsamında finansman için kabul etmektedir. Dr. Sougata Ghosh, Kasetsart Üniversitesi, Bangkok, Tayland'da Doktora Sonrası Bursu ve Reinventing University Programı kapsamında finansman için teşekkür etmektedir (9 Kasım 2021 tarihli Ref. No. 6501.0207/10870). Yazarlar, karakterizasyon deneylerindeki yardımları için Kostas Gelişmiş Nano-Karakterizasyon Tesisi'ne (KANCF) teşekkür eder. KANCF, Northeastern Üniversitesi'ndeki Kostas Araştırma Enstitüsü (KRI) bünyesinde paylaşılan çok disiplinli bir araştırma ve eğitim tesisidir.

1. Yağış ile nHAP sentezi
<ol><li>1 M Ca(NO3)2∙4H 2 O ve 0.67 M (NH4) H 2PO 4içeren reaksiyon karışımının 50 mL'sini kullanarak bozulmamış nHAP'ı sentezleyin, ardından 1018 civarında bir pH elde etmek için NH4OH'nin (% 25) damla eklenmesiyle sentezleyin.</li>
	<li>Bundan sonra, reaksiyon karışımını 30 dakika (500 W güç ve 20 kHz ultrason frekansı) ultrason ışınlaması (UI) il...

<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>

Ortopedik implantlar ve fiksasyon aksesuarları olarak çeşitli metaller, polimerler, seramikler ve bunların kombinasyonları araştırılmasına rağmen, HAP, kemiğin kendisine kimyasal benzerliği ve bunun sonucunda yüksek sitouyumluluk20,21,22 nedeniyle en çok tercih edilen malzemelerden biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, HAP'ın oryantasyonu, osteogenez, osseointegrasyon ve osteoiletkenliğin teşviki gibi...

Grafen, sp-hibridize karbondan oluşan tabaka benzeri iki boyutlu yapılara sahiptir. Diğer bazı allotroplar, grafenin genişletilmiş petek ağına bağlanabilir (örneğin, grafen tabakalarının istiflenmesi, aynı malzemeyi yuvarlarken 3D grafit oluştururken, 1D nanotüplerin oluşumuna neden olur1). Aynı şekilde,2'nin sarılması nedeniyle 0D fullerenler oluşur. Grafen, ambipolar alan etkisi ve oda sıcaklığında kuantum Hall etkisi içeren çekici fizikokimyasal ve optoelektronik özelliklere sahiptir 3,4. Tek moleküllü adsorpsiyon olaylarının tespiti ve son derece yüksek taşıyıcı hareketliliği, grafen 5,6'nın çekici özelliklerine katkıda bulunur. Ayrıca, dar genişliklere ve büyük bir ortalama serbest yola, yüksek akım yoğunluğuna sahip düşük dirençliliğe ve yüksek elektron hareketliliğine sahip grafen nanoşeritler (GNR'ler), umut verici birbirine bağlanan malzemeler olarak kabul edilir7. Bu nedenle, GNR'ler sayısız cihazdaki uygulamalar için ve daha yakın zamanda nanotıpta, özellikle doku mühendisliğinde ve ilaç dağıtımındaaraştırılmaktadır 8.
Çeşitli travmatik rahatsızlıklar arasında, kemik yaralanmaları, kırığın stabilize edilmesi, rejenerasyon ve yeni kemikle replasman, enfeksiyona direnme ve birleşmeyen kemiğin yeniden hizalanması zorluklarından dolayı en zorlayıcılardan biri olarak kabul edilir 9,10. Femur mili kırıkları için cerrahi işlemler tek alternatif olmaya devam etmektedir. Orta Amerika ve Avrupa'daki kemik yaralanmalarının tedavisi için her yıl yaklaşık 52 milyon dolar harcandığı belirtilmelidir11.
Kemik dokusu mühendisliği uygulamaları için biyoaktif iskeleler, kemiğin kendisinin mikro ve nano mimari özelliklerine benzedikleri için nano-hidroksiapatit (nHAP) dahil edilerek daha etkili olabilir12. Kimyasal olarak 1.67 Ca/P molar oranı ile Ca10(PO4)6(OH)2 olarak temsil edilen HAP, biyomedikal uygulamalar için, özellikle periodontal defektlerin tedavisinde, sert dokuların ikame edilmesinde ve ortopedik ameliyatlar için implant üretiminde en çok tercih edilen13,14'tür. Bu nedenle, GNR'lerle güçlendirilmiş nHAP bazlı biyomalzemelerin üretimi üstün biyouyumluluğa sahip olabilir ve osseointegrasyonu teşvik etme ve osteoiletken olma yetenekleri nedeniyle avantajlı olabilir15,16. Bu tür hibrid kompozit iskeleler, hücre yapışması, yayılması, çoğalması ve farklılaşması gibi biyolojik özellikleri koruyabilir17. Burada, Şekil 1'de gösterildiği gibi nHAP ve GNR'lerin mekansal düzenlemesini rasyonel olarak değiştirerek kemik dokusu mühendisliği için iki yeni nanokompozitin üretimini sunuyoruz. Burada iki farklı nHAP-GNR düzenlemesinin kimyasal ve yapısal özellikleri değerlendirilmiştir.

<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

Kemik dokusu mühendisliği için yeni malzemeler geliştirmek, nanotıbbın en önemli itme alanlarından biridir. Hücre yapışmasını, çoğalmasını ve osteogenezini kolaylaştırmak için hidroksiapatit ile çeşitli nanokompozitler üretilmiştir. Bu çalışmada, hibrid nanokompozitler, biyoaktif iskelelerde kullanıldığında potansiyel olarak kemik dokusu rejenerasyonunu artırabilecek grafen nanoşeritler (GNR'ler) ve hidroksiapatit nanopartikülleri (nHAP'lar) kullanılarak başarıyla geliştirilmiştir. Bu nanoyapılar biyouyumlu olabilir. Burada roman materyallerinin hazırlanmasında iki yaklaşım kullanılmıştır. Bir yaklaşımda, nHAP'ın sentezlendiği ve aynı anda GNR'lere konjuge edildiği bir birlikte işlevselleştirme stratejisi kullanıldı, bu da GNR yüzeylerinde nHAP'ın nanohibritleriyle sonuçlandı (nHAP / GNR olarak belirtildi). Yüksek çözünürlüklü iletim elektron mikroskobu (HRTEM), nHAP / GNR kompozitinin, iğne benzeri nHAP'ın (40-50 nm uzunluğunda) ayrık yamaları (150-250 nm) ile GNR'lerin ince, ince yapılarından (maksimum uzunluk 1.8 μm) oluştuğunu doğruladı. Diğer yaklaşımda, ticari olarak temin edilebilen nHAP, GNR kaplı nHAP (GNR / nHAP olarak belirtilir) oluşturan GNR'lerle konjuge edildi (yani, nHAP / GNR nanohibritine göre zıt bir yönelimle). İkinci yöntem kullanılarak oluşturulan nanohibrit, yüzeyde bir GNR ağı ile kaplı 50 nm ila 70 nm arasında değişen bir çapa sahip nHAP nanosferleri sergiledi. Enerji dağıtıcı spektrumlar, elemental haritalama ve Fourier dönüşüm kızılötesi (FTIR) spektrumları, nHAP ve GNR'lerin her iki nanohibritte de başarılı entegrasyonunu doğruladı. Termogravimetrik analiz (TGA), GNR'lerin varlığından dolayı yüksek ısıtma sıcaklıklarındaki kaybın GNR / nHAP ve nHAP / GNR için sırasıyla% 0.5 ve% 0.98 olduğunu göstermiştir. Zıt yönelimlere sahip nHAP-GNR nanohibritleri, kemik dokusu mühendisliği uygulamalarını geliştirmek için hücresel fonksiyonları potansiyel olarak teşvik etmek için biyoaktif iskelelerde kullanılmak üzere önemli malzemeleri temsil eder.

HRTEM analizi Bireysel olarak, GNR'ler, Şekil 2'de gözlemlendiği gibi belirli bir mesafede bazı kıvrımlara sahip ince bambu benzeri yapılardı. En uzun GNR 1.841 μm iken, en küçük bükülmüş GNR 497 nm idi. Nanoribbonlar genellikle birçok yerde sarmal konfigürasyonlar oluşturmak için bükülmeye atfedilebilecek genişlikte gözle görülür bir varyasyon gösterdi. GNR'lerin bu tür tek yönlü hizalaması, manyetik özellikler, iletkenlik veya ısı taş...

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

Grafen nanoşeritlerin ve hidroksiapatit nanopartiküllerinin yeni nanokompozitleri çözelti-faz sentezi kullanılarak hazırlandı. Bu melezler biyoaktif iskelelerde kullanıldığında doku mühendisliği ve kemik rejenerasyonunda potansiyel uygulamalar sergileyebilir.

Kemik Doku Mühendisliğinde Potansiyel Kullanım için Grafen-Hidroksiapatit Nanokompozitlerin Sentezi

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

Bu çalışma, nano hidroksiapatit ve grafen nanoşeritlerin zıt yönelimli yeni kompozitlerini üretme stratejisini açıklamaktadır. Bu biyomalzemeler kemik dokusu mühendisliği iskelelerinin geliştirilmesinde önemlidir. Bu basit bir tek tencere sentezidir.Hızlı, etkili ve ekonomik bir yöntemdir. Bu çalışma, daha fazla kemik dokusu rejenerasyonunun hızlı iyileşmeyi teşvik edeceği kemik yaralanmalarının ve ilişkili rahatsızlıkların tedavisi bağlamıyla son derece ilgilidir. Başlamak için, reaksiyon karışımının 50 mililitresini kullanarak hidroksiapatitin bozulmamış nanopartiküllerini sentezleyin.Damla yönünde, yaklaşık 10 pH'lık bir pH'ı korumak için% 25 amonyumhidroksit ekleyin. Bundan sonra, reaksiyon karışımını 30 dakika boyunca ultrason ışınlaması ile çalkalayın. Elde edilen çözeltinin, hidroksiapatit nanopartiküllerinin beyaz çökeltisi çökelene kadar oda sıcaklığında 120 saat olgunlaşmasına izin verin.Hidroksiapatitin nanopartiküllerini, oda sıcaklığında beş dakika boyunca 1.398 x g'de santrifüjleme ile geri kazanın. Çökeltiyi üç kez deiyonize suyla yıkayın. nHAP / GNR nanokompozitini hazırlamak için, bir kofonksiyonelleştirme stratejisi kullanın, beş miligram grafen nanoşeritlerinin bir molar kalsiyum nitrat tetrahidrat ve 0.67 molar diamonyum hidrojen fosfat karışımında 50 mililitrelik bir son hacme çözülmesiyle başlayın.Bu reaksiyon sırasında, pH'ı yaklaşık 10'da tutmak için% 25 oranında amonyum hidroksit damla ekleyin. Elde edilen karışımı 30 dakika boyunca ultrasonikasyon ile çalkalayın. Reaksiyonun tamamlanmasından sonra, çözeltiyi olgunlaşana kadar oda sıcaklığında 120 saat boyunca bozulmadan bırakın.Grafin nanoşeritlerini kaplayan hidroksiapatit nanopartiküllerinin jelatinimsi bir çökeltisinin oluşumunu gözlemleyin, ardından beyaz bir nHAP / GNR çökeltisi çökelir. Çökeltiyi oda sıcaklığında beş dakika boyunca 1.398 x g'de santrifüjleme ile üç kez yıkayın, ardından deiyonize suda yeniden dağıtın. GNR / nHAP nanokompozitlerini sentezlemek için, ticari olarak temin edilebilen hidroksiapatit nanopartiküllerini, beş miligram grafin nanoşeritleri ile desteklenmiş, 50 mililitre deiyonize suda mililitre başına beş miligram konsantrasyonda askıya alın.Elde edilen karışımı 30 dakika boyunca ultrasonikasyon ile çalkalayın ve daha sonra, karışımı oda sıcaklığında 120 saat boyunca bozulmadan bırakın. Olgunlaşmadan sonra, elde edilen GNR / nHAP'ın beyaz çökeltisini, oda sıcaklığında beş dakika boyunca 1.398 x g'de santrifüjleme ile geri kazanın. Deiyonize su kullanarak numuneyi üç kez yıkayın.nHAP / GNR nanokompozitinin HRTEM analizi, uzunluk ve genişlikte 150 ila 250 nanometre arasında nHAP yamaları gösterdi. Elemental haritalama, GNR'ler üzerindeki aracılı düğüm yamalarının, elementel kalsiyum ve fosforun varlığı nedeniyle gerçekten nHAP olduğunu doğruladı. GNR / nHAP nanokompozitlerinde, GNR küresel nHAP nanopartiküllerinin yüzeyinde ince filmler oluşturdu.EDS analizi, GNR'lere bağlı karbon içeriğinde net bir artış gösterirken, kalsiyum ve fosfora özgü zirveler nHAP'a bağlıydı. nHAP / GNR spektrumundaki karbon içeriğindeki belirgin artış, üzerinde sadece küçük taze sentezlenmiş nHAP yamalarının gözlendiği GNR'lerin çoğundan kaynaklanmaktadır. XRD analizi, sırasıyla 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 ve 213 düzlemlerine karşılık gelen nHAP güçlü zirvelerinin altıgen kristal yapısını doğruladı ve sentezlenen nHAP'ın saflığını doğruladı.TGA analizi, nHAP'ın kristalleşmesi nedeniyle 200 santigrat dereceden sonra 500 santigrat dereceye kadar kütlede istikrarlı bir düşüş olduğunu göstermiştir. Daha fazla ısıtma, komplekslerin ayrışmasına yol açtı. GNR varlığı nedeniyle kaybedilen GNR/nHAP ve nHAP/GNR'de %0.5-0.98 arasında bulunmuştur.Reaktiflerin eklenme sırası ve reaksiyon koşulları, nanokompozitlerin istenen ters yönünü elde etmek için en kritik öneme sahiptir. Nanokompozitlerin osteogenezi teşvik etme potansiyelini kontrol etmek için hücre hatları tabanlı çalışmalar yapılabilir. Bu, doku mühendisliği için hücresel yanıtın oryantasyon aracılı modülasyonunda yeni bir alan açacaktır.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

Elastomerik PGS Arter Doku Mühendisliği Yapı iskeleleri

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

Biyomühendislik

Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

Kemik Rejenerasyon için İnsan perivasküler Kök Hücre kullanın

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

Kalp Doku Mühendisliği Fibrin Hidrojel kardiyomiyositlerinin Kapsülleme

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

Doku Mühendisliği için elektrospinning Liflerin Postprodüksiyon İşleme

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

Kardiyak Doku Mühendisliği kılcal Kuvvetleri Litografi

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

İnsan 3D Doku Mühendisliği<em&gt; In vitro</em&gt; Tümör Test Sistemi

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

3D Doku mühendisliği İnsan Özofagus Mukozal Modeli Üretimi, Karakterizasyonu ve Potansiyel Kullanımları

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

Vasküler Doku Rejenerasyon için Mühendislik 3D cellularized Kollajen jeller

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

Sandviç gibi mikroçevrelerde Hücre / Malzeme Etkileşimleri Harness

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

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

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