Nanokompozytowe membrany włókniste; możliwości zastosowań medycznych

Podobne dokumenty
Politechnika Łódzka. Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów. Katedra Materiałoznawstwa, Towaroznawstwa i Metrologii Włókienniczej

Nanostrukturalne materiały hybrydowe dla potrzeb regeneracyjnej terapii ortopedycznej

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. 1. Klasyfikacja materiałów medycznych

Recenzja pracy doktorskiej mgr Magdaleny Jarosz pt. Nanoporowaty anodowy tlenek tytanu(iv) jako materiał na implanty kości

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL BUP 16/16

NOWE BIOMATERIAŁY WŁÓKNINOWE WYTWARZANE BEZPOŚREDNIO Z ROZTWORU DIBUTYRYLOCHITYNY. A. Błasińska, I. Krucińska, M. Chrzanowski, A.

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: EIB IB-s Punkty ECTS: 6. Kierunek: Inżynieria Biomedyczna Specjalność: Inżynieria biomateriałów

Hala technologiczna IBWCh - reaktor do syntezy polimeru. Schemat technologiczny zespołu do polimeryzacji metodą sekwencyjną w skali 30 l - IBWCh

PL B1. Sposób otrzymywania bioaktywnych, resorbowalnych implantów do leczenia ubytków kostnych

30/01/2018. Wykład VII: Kompozyty. Treść wykładu: Kompozyty - wprowadzenie. 1. Wprowadzenie. 2. Kompozyty ziarniste. 3. Kompozyty włókniste

Wykład VII: Kompozyty. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

INŻYNIERIA BIOMATERIAŁOWA OWA

PL B BUP 13/14

Autoreferat rozprawy doktorskiej

zarządzanie zębodołem

Regulacja wzrostu i różnicowania komórek poprzez oddziaływanie komórek z macierzą zewnątrzkomórkową

MATERIAŁY BIOMEDYCZNE

Nanokompozyty polimerowe. Grzegorz Nieradka Specjalista ds. procesu technologicznego Krosno,

1. Metody badania oddziaływania komórek z polimerami 2. Oddziaływanie komórek z powierzchnią polimeru 3. Oddziaływanie komórek z polimerami w

NANOTECHNOLOGIE W ORTOPEDII

Opis prototypów prezentowanych na targach.

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Funkcjonalne nano- i mikrocząstki dla zastosowań w biologii, medycynie i analityce

Projekt: Nowe przyjazne dla środowiska kompozyty polimerowe z wykorzystaniem surowców odnawialnych

1. Metody badania oddziaływania komórek z polimerami 2. Oddziaływanie komórek z powierzchnią polimeru 3. Oddziaływanie komórek z polimerami w

LOSY NASZYCH ABSOLWENTÓW 2015

ZESZYTY NAUKOWE TOWARZYSTWA DOKTORANTÓW UJ NAUKI ŚCISŁE, NR 14 (1/2017), S

PL B1. Szerokoporowaty podkład do hodowli komórkowych, zwłaszcza do hodowli komórkowych 3D, sposób jego wytwarzania i jego zastosowanie

LOSY ABSOLWENTÓW III LO IM. C.K. NORWIDA

L.A. Dobrzański, A.D. Dobrzańska-Danikiewicz (red.) Metalowe materiały mikroporowate i lite do zastosowań medycznych i stomatologicznych

ZB6: Materiały kompozytowe o zwiększonej wytrzymałości i odporności termicznej z wykorzystaniem żywic polimerowych do zastosowao w lotnictwie

Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

LINK DO STRONY PROJEKTU: Nanostrukturalne materiały dla biomedycznych systemów układu krążenia (CardioBioMat)

30/01/2018. Wykład VI: Proszki, włókna, warstwy. Nauka o Materiałach. Treść wykładu:

PRZESTRZENNYCH RUSZTOWAŃ DLA INŻYNIERII TKANKOWEJ WYKONANYCH W TECHNOLOGII DRUKU 3D

W związku z otrzymanymi zapytaniami do Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia, Zamawiający wyjaśnia:

L.p. Nazwa instytucji Tytuł wynalazku Opis Rezultat

KOMPOZYTY Z POLIMERÓW RESORBOWALNYCH PRZEZNACZONE DLA CHIRURGII KOSTNEJ

Innowacyjne rozwiązanie materiałowe implantu stawu biodrowego Dr inż. Michał Tarnowski Prof. dr hab. inż. Tadeusz Wierzchoń

10. Autorska koncepcja rozwoju implanto-skafoldów oraz materiałów biologiczno-inżynierskich do aplikacji w medycynie i stomatologii

Elektroprzędzenie nanowłókien optymalizacja procesu i zastosowania medyczne

Biologia komórki i biotechnologia w terapii schorzeń narządu ruchu

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Układ kostny jest strukturą żywą, zdolną do:

1600-Le5MREG-J Kod ERASMUS 12.00

OPIS IMPLANTÓW. nazwa handlowa lub kod... producent...

I WYDZIAŁ LEKARSKI Z ODDZIAŁEM STOMATOLOGII WARSZAWSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY

Grafen: medyczny materiał przyszłości? Dr n. med. Dariusz Biały

LOSY NASZYCH ABSOLWENTÓW - MATURA 2018 RANKING NAJPOPULARNIEJSZYCH KIERUNKÓW STUDIÓW

Twórz z nami nowe materiały o doskonałych właściwościach. Instytut Polimerów

KOMPOZYTY W MEDYCYNIE

Ocena właściwości biologicznych kompozytów na bazie chitosanu do. stosowania w inżynierii tkankowej kości

MARIA GROLIK INŻYNIERIA TKANKOWA NOWE NARZĘDZIE W REKONSTRUKCJI TKANEK

Katedra Materiałoznawstwa, Towaroznawstwa i Metrologii Włókienniczej, K-48 TEMATY PRAC DYPLOMOWYCH 2013/2014

Zastosowanie materiałów perowskitowych wykonanych metodą reakcji w fazie stałej do wytwarzania membran separujących tlen z powietrza

Rola witaminy D w praktyce lekarza rehabilitacji medycznej. dr n. med. Anna Pacholec prof. dr hab. n. med. Krystyna Księżopolska-Orłowska

Bioszkła do wypełniania ubytków kostnych

Informatyka w medycynie Punkt widzenia kardiologa

Materiał kościozastępczy

Nowoczesne materiały konstrukcyjne : wybrane zagadnienia / Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech śurowski. wyd. 3. Radom, cop.

Dorota Kunkel. WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej

DIAGNOSTYKA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE DO ZASTOSOWAŃ MEDYCZNYCH

Uchwała nr 56/2017. Senatu AGH z dnia 31 maja 2017 r.

Uroczysta Sesja z okazji Jubileuszu pracy naukowo-badawczej i dydaktycznej

PL B1. WARSZAWSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY, Warszawa, PL

forma studiów: studia stacjonarne Liczba godzin/tydzień: 2W, 1Ć 1W e, 3L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

II. Ocena dorobku naukowo-badawczego (poza wskazanym osiągnięciem naukowym), oraz wskaźników naukometrycznych dr K. Mary cza

Kompozyty i nanokompozyty ceramiczno-metalowe dla przemysłu lotniczego i samochodowego (KomCerMet)

TECHNOLOGIE ŚRODOWISKA I GOSPODARKA ODPADAMI

Biomateriały i nośniki w medycynie odtwórczej - oddziaływanie komórek z polimerami

SPIS TREŚCI WPROWADZENIE Podział biomateriałów Biomateriały w medycynie regeneracyjnej Cementy kostne...

PRZYKŁADOWE ZASTOSOWANIA PRP W SCHORZENIACH NARZĄDU RUCHU:

Uchwała nr 38/2018. Senatu AGH z dnia 28 marca 2018 r.

OPIS IMPLANTÓW. Zadanie 1. Proteza dysku szyjnego. nazwa handlowa lub kod... producent...

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: CIM s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

POLIMEROWE KOMPOZYTY GRADIENTOWE DLA ZASTOSOWAŃ MEDYCZNYCH

Nauka o Materiałach dr hab. inż. Mirosław Bućko, prof. AGH B-8, p. 1.13, tel

Współczesne możliwości leczenia uszkodzeń chrząstki stawowej ze szczególnym uwzględnieniem stawu kolanowego [1]

Medycyna Regeneracyjna. Leczenie schorzeń ortopedycznych osoczem bogatopłytkowym PRP

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: EIB s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

BEATA GRABOWSKA. AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Odlewnictwa. Kraków Wydawnictwo Naukowe AKPAIT

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 03/06

Wzór sylabusa przedmiotu

Jakość przyjętych na studia wprowadzenie. Warszawa, 11 lipca 2017r.

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: EAR IS-s Punkty ECTS: 4. Kierunek: Automatyka i Robotyka Specjalność: Informatyka w sterowaniu i zarządzaniu

Losy absolwentów 2018

WYSOKOŚĆ OPŁAT SEMESTRALNYCH ZA KSZTAŁCENIE NA STUDIACH NIESTACJONARNYCH W AGH DLA STUDENTÓW ROZPOCZYNAJĄCYCH STUDIA W ROKU AKADEMICKIM 2017/2018

Dr inż. Marta Kamińska

RECENZJA. rozprawy doktorskiej mgr inż. Michała Wojasińskiego. pt. Inżynieria rusztowań tkankowych otrzymywanych w procesie rozdmuchu roztworu

WPŁYW SZTUCZNEGO ŚRODOWISKA BIOLOGICZNEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW WĘGLOWO-FOSFORANOWYCH

Materiały w bateriach litowych.

RECENZJA. Szczecin, r.

Rozprawy doktorskiej mgr inż. Zygmunta Cezarego Staniszewskiego

Limity przyjęć na I rok studiów pierwszego i drugiego stopnia rozpoczynających się w semestrze zimowym roku akademickiego 2019/2020

Zastosowanie materiału na bazie szkła aktywnego Glassbone do odbudowy ubytków kostnych

Liczba uczniów niekontynuujących nauki W innych szkołach 36 0 Zestawienie informacji o uczelniach i systemie kształcenia

Solidna struktura kostna to podstawa zdrowego uśmiechu

Kompozyty. Czym jest kompozyt

Transkrypt:

Nanokompozytowe membrany włókniste; możliwości zastosowań medycznych Ewa Stodolak-Zych 1, Magdalena Kocot 2, Marta Juszczak 1, Maciej Boguń 3 1 Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, stodolak@agh.edu.pl 2 Wydział Elektroniki, Informatyki, Automatyki i Inżynierii Biomedycznej, Kraków 3 Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów, Politechnika Łódzka, Łódź

Membrana włóknista - biomimetyczna architektura macierzy ECM M. M. Stevens, J. H. George, Exploring and engineering the cell surface interface. Science (2005) 310 5751 113-58 Hierarchiczna budowa wielu tkanek ułatwia infiltracje, adhezję i proliferacje komórek a zatem przyspiesza regeneracje uszkodzenia. Większość tkanek wywodzących się z tkanki łącznej ma typową włóknistą mikrostrukturę pełniącą funkcje podłoża dla komórek (macierz zewnątrzkomórkowa, ECM).

Biomimetyczna (mikro)struktura włókien Biomimetyczna struktura(matryca polimerowa połączona z nanometrycznym napełniaczem) Nanometryczne lub submikronowe włókna tworzące splątaną sieć (rusztowanie) Warstwa wierzchnia kompozytu: nanowłókna z PLA Rusztowanie: włókna nanokompozytowe CA/Fe 3 O 4 :CA/HAp Biomimetryczn architektura macierzy zewnątrzkomórkowej wzbogaconej o nanocząstki stymulujące komórki do adhezji, proliferacji a tym samym regeneracji tkanki (TCP, HAp, SiO 2 ) albo ułatwiające monitorowanie procesu degradacji/regeneracji (Fe 3 O 4 )

Włókniste membrany nanokompozytowe Zastosowane nanonapełniacze: TCP SiO 2 HAp Fe 3 O 4 Badane kompozycje materiałowe: Matryca polimerowa Napełniacz materiał nanokompozytowy PLA (włókna polilaktydowe, Purac ) PAN (prekursor włókna węglowego, Sigma Aldrich) CA (włókna z alginianu wapnia, BioPolymer ) TCP (60 nm), SiO 2 (10-20 nm), HAp (80 nm). PLA/TCP, PLA/SiO 2, PLA CNF/TCP, CNF/SiO 2, CNF/HAp, CNF CA/TCP, CA/SiO 2, CA/HAP, CA CA/HAp:CA/Fe 3 O 4 pokrywane PLA

Zastosowanie membran włóknistych membrany nanokompozytowe na bazie PLA Nanokompozytowe włókna z PLA otrzymane drogą elektroprzędzenia zawierające dwa rodzaje napełniaczy: TCP i SiO 2 stanowią materiał o możliwych aplikacjach jako podłoże włókniste dla potrzeb inżynierii tkankowej i medycyny regeneracyjnej kości P.Picci, G.Sieberova, M.Alberghini, A.Balladelli, D. Vanel, P.C.W. Hogendoorn, M.Mercuri, Late sarcoma development after curettage and bone grafting of benign bone tumors, European Journal of Radiology 77(1):19-25

- włókna z PLA są hydrofilne (łatwo nasiąkają osoczem PRP) Włókniste membrany nanokompozytowe na bazie PLA PLA PLA/SiO 2 PLA/TCP Materiał Średnica włókien [nm] PLA 223 ± 24 PLA /SiO 2 178 ± 47 PLA/TCP 356 ± 81 Polilaktydowe włókna nanokompozytowe: - umożliwiają przerastanie tkanki przez sieć włókien (PLA/TCP), - ułatwiają nukleacje apatytu kostnego na powierzchni podłoża (PLA/SiO 2 ),

Włókniste membrany na bazie PLA - właściwości PLA/SiO 2 PLA/TCP Po 7 dniach inkubacji w symulowanym osoczu (SBF) powierzchnia nanokompozytowych włókien pokrywa się warstwą apatytu kostnego

Zastosowanie membran włóknistych membrany węglowe CNF otrzymywane w drodze obróbki termicznej z PAN Złotym standardem w uszkodzeniach chrzestno-kostnych są przeszczepy allogeniczne, ze względu na braki występujące w Bankach Tkanek poszukuje się alternatywy w postaci implantów/membran stymulujących regeneracje tego typu uszkodzeń Lisa A. Fortier, Subchondral bone cysts: The Case of the Missing Bone, May 18, 2010

PAN CNF Nanowłókniste membrany węglowe, CNF Prekursor polimerowy, PAN PAN PAN/TCP PAN/SiO 2 PAN/HAp Nanowłókno węglowe, CNF PAN_TCP CNF_TCP CNF CNF/TCP CNF/SiO 2 CNF/HAp Obecność nanonapełniacza potwierdzona wynikami SEM/EDS. Skurcz materiału jest efektem obróbki termicznej (konwersja PAN do CNF)

RFUs x 10^3 Nanowłókniste membrany węglowe - właściwości CNF a b c 25000 7 dni 14 dni 21 dni 20000 Membrana węglowa obraz makroskopowy CNF/HAp 15000 10000 Membrana węglowa z widocznym apatytem po 7 dn inkubacji w SBF 5000 0 CNF CNF_HAp CNF_SiO2 K CNF/SiO 2 Nanowłókna węglowe (CNF) są: biozgodne (NHOst, chondrocyty linii pierwotnych), bioaktywne (nukleacja apatytu in vitro), indukują komórki kostne do zwiększonej produkcji ALP, indukują proliferację komórek tkanki chrzęstnej

Zastosowanie membran włóknistych Hybrydowe membrany biopolimerowe na bazie CA modyfikowane nanometrycznym HAp i Fe 3 O 4 Lepsza wizualizacja implantow modyfikowanych magnetytem, bioaktywnosc wynikająca z obecności hydroksyapatytu a także mozliwosc monitorowania migracji cząstek w obrębie wszczepu (gdzie migruja nanocząstki po rozpadzie matrycy polimerowej)

Włókniste hybrydowe membrany biopolimerowe W1 W1 W2 W2 W3 W3 W4 W4 materiał kompozycja włókniny BET [g/m 2 ] W1 CA/HAp CA/Fe 3 O 4 90% : 10% 91.3 W2 CA/HAp CA/Fe 3 O 4 85% : 15% 93.2 W3 CA/HAp CA/Fe 3 O 4 50% : 50% 75.6 W4 CA/HAp CA/Fe 3 O 4 20% : 80% 106.0 Włókniny złożone z dwóch rodzajów nanokompozytowych włókien: CA/HAp i CA/Fe 3 O 4 w różnym stosunku masowym, które dodatkowo mogą być porywane warstwą nanowłókiem z PLA.

Przewodnictwo jonowe [µs/cm] Hybrydowe membrany włókniste - właściwości W1 Powolna degradacja materiału biopolimerowego odbywa się na zasadzie wymiany jonowej, możliwa jednoczesna nukleacja apatytu kostnego na powierzchni włókien 1 150,0 130,0 110,0 Włóknina nanokompozytowa wzbogacana w HAp i Fe 3 O 4 (W1) po 3 miesiącach implantacji 90,0 70,0 50,0 W1 W2 W3 W4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Czas [tygodnie]

Wnioski membrany włókniste stanowią atrakcyjny materiał dla potrzeb zarówno inżynierii tkankowej jak i medycyny regeneracyjnej (wypełnienie stymulujące tkankę do szybszej regeneracji); odpowiedni nanododatek do matrycy polimerowej może indukować właściwości bioaktywne podłoża, regulować czas degradacji czy wpływać na odpowiedź komórkową, dodatkowo wspomagać obrazowanie (możliwość monitorowania procesu odbudowy kości); nadal otwarte pozostaje pytanie: gdzie migrują i aglomerują nanocząstki uwolnione z matrycy polimerowej: i jaki jest ich wpływ na pozostałe tkanki/narządy. Pomocą mogą okazać się tu badania zachowania się podłoża modyfikowanego nano-fe 3 O 4 i narzędzia jakim jest MRI.

Dziękuję za uwagę