Biomatriały hydroksyapatytowe jako wypełnienie ubytków kości
DOI:
https://doi.org/10.12923/Abstrakt
Ceramika fosforanowo – wapniowa w postaci hydroksyapatytu (HAp) (Ca10(PO4)6(OH)2) używana jest w inżynierii tkankowej ze względu na biokompatybilność i właściwości osteokondukcyjne. Struktura połączonych porów, dobre właściwości mechaniczne i biokompatybilność tego biodegradowalnego kompozytu stanowi odpowiednie mikrośrodowisko do zapoczątkowania proliferacji osteoblastów i procesu osteogenezy. Kolonie osteogenicznych komórek na rusztowaniu HAp oferują nowe rozwiązanie w przeszczepach kostnych z użyciem autologicznych mezenchymalnych komórek pierwotnych (hMSC) pacjenta. Rusztowanie powinno być tak zaprojektowane, żeby doskonale pasowało do szkieletu pacjenta i służyło jego rekonstrukcji. HAp i jego kompozyty, przed użyciem jako materiał kościozastępczy, są testowane in vivo i in vitro. Mikromacierze są najnowocześniejszym narzędziem przy badaniu ekspresji genów ludzkich osteoblastów w odpowiedzi na stosowany HAp. Stosując bioaktywne materiały ceramiczne, które składem mineralnym przypominają naturalne kości, stwierdzono przy użyciu wymienionej techniki stymulację ekspresji genów determinujących przejście MPCs w osteoblasty. Wśród genów, których ekspresja była stymulowana, są geny SOX9 (czynnik transkrypcji SOX9) i ERK (kinaza regulowana sygnałem zewnątrzkomórkowym).
Bibliografia
1. Baran E.T., Tuzlakoglu K., Salgado A.J. et al.: Multichannel mould processing of 3D structures frommicroporous coralline hydroxyapatite granules and chitosan support materials for guided tissue regeneration/engineering. J. Mater. Sci. Mater. Med., 15, 161, 2004.
2. Belcarz A., Ginalska G., Zalewska J. et al.: Covalent coating of hydroxyapatite by keratin stabilizes. J. Biomed. Mater. Res. Part B: Applied Biomaterials, 89B, 102, 2009.
3. Belcarz A., Ginalska G., Zima A.: New HAp-organic composite as apromising filler of bone defects. Engineering of Biomaterials, 88, 14, 2009.
4. Bignon A., Chouteau J., Chevalier J. et al.: Effect of micro- and macroporosity of bone substitutes on their mechanical properties and cellular response. J. Mater. Sci. Mater. Med., 14, 1089, 2003.
5. Bombonato-Prado K.F., Bellesini L.S., Junta C.M. et al.: Microarray-based gene expression analysis of human osteoblasts in response to different biomaterials. J. Biomed. Mater. Res. A., 88, 401, 2009.
6. Burmeister B., Domaschke H., Gelinsk M. et al.: Co-culture of osteoblast and osteoclasts on restorable mineralized collagen scaffolds: establishment of an in vitro model of bone remodeling. European Cells and Materials, 5, 18, 2003.
7. Charles L.F., Shaw M.T., Olson J.R. et al.: Fabrication and mechanical properties of PLLA/PCL/HA composites via a biomimetic, dip coating, and hot compression procedure. J. Mater. Sci Mater. Med., 18, 2010.
8. Chen W., Liu Y., Courtney H.S., Bettenga M. et al.: In vitro antibacterial properties of magnetron co-sputtered-containing hydroxyapatite coating. Biomaterials, 27, 5512, 2006.
9. Darouiche Ro.: Anti-infective efficacy of silver-coated medical prostheses. Clin. Infect. Dis., 29, 1371, 1999.
10. Dorozhin S.V.: Bioceramics of calcium orthophosphates. Biomaterials, 31, 465, 2010.
11. Fritsch A., Hellmich C., Dormieux L.: The role of disc-type crystal shape for micromechanical predictions of elasticity and strength of hydroxyapatite biomaterials. Philos Transact A Math. Phys. Eng. Sci., 28, 1913, 2010.
12. Hanagata N., Takemura T., Monkawa A. et al.: Phenotype and gene expression pattern of osteoblast-like cells cultured on polystyrene and hydroxyapatite with pre-adsorbed type-I collagen. J. Biomed. Mater. Res A., 83, 362, 2007.
13. Hing K.A., Annaz B., Saeed S. et al.: Microporosity enhances bioactivity of synthetic bone graft substitutes. J. Mater. Sci Mater. Med., 16, 467, 2005.
14. Ishaug S.L., Crane G.M., Miller M.J. et al.: Bone formation by three dimensional stromal osteoblast culture in biodegradable polymer scaffolds. J. Biomed. Mater. Res., 36, 17, 1997.
15. Kim B.S., Putnam A.J., Kulik T.J. et al.: Optimizing seeding and culture methods to engineer smooth muscle tissue on biodegradable polymer matrices. Biotechnol. Bioeng., 57, 46, 1998.
16. Kim C.S., Sohn S.H., Jeon S.K. et al.: Effect of various implant coatings on biological responses in MG63 using cDNA microarray. J. Oral. Rehabil., 33, 368, 2006.
17. Lee K.W., Wang S., Yaszemski M.J. et al.: Physical properties and cellular responses to crosslinkable poly(propylene fumarate)/hydroxyapatite nanocomposites. Biomaterials, 29, 2839, 2008.
18. Le Nihouannen D., Saffarzadeh A., Aguado E. et al.: Osteogenic properties of calcium phosphate ceramics and fibrin glue based composites. J. Mater. Sci: Mater. Med., 18, 225, 2007.
19. Liuyun J., Yubao L., Chengdong X.: Preparation and biological properties of a novel composite scaffold of nano-hydroxyapatite/chitosan/carboxymethyl cellulose for bone tissue engineering. J. Biomed. Sci. 14, 16, 2009.
20. Mygind T., Stiehler M., Baatrup A. et al.: Mesenchymal stem cell ingrowth and differentiation on coralline hydroxyapatite scaffolds., Biomaterials, 28, 1036, 2007.
21. Ong J.L., Bessho K., Cavin R. et al.: Bone response to radio frequency sputtered calcium phosphate implants and titanium implants in vivo. J. Biomed. Mater. Res., 59, 184, 2002.
22. Peter X. Ma.: Scaffold for tissue fabrication. Materials Today, 7, 30, 2004.
23. Porter A.E., Botelho C.M., Lopes M.A. et al.: Ultrastructural comparison of dissolution and apatite precipitation on hydroxyapatite and silicon-substituted hydroxyapatite in vitro and in vivo. J. Biomed. Mater. Res., A69, 670, 2004.
24. Qi H., Aguiar D.J., Williams S.M., La Pean A. et al.: Identification of genes responsible for osteoblast differentiation from human mesodermal progenitor cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A., 100, 3305, 2003.
25. Roveri N., Falini M.C., Sidoti A. et al.: Biologically inspired groth of hydroxyapatite nanocrystals inside self-assembled collagen fibers. Materials Science and Engineering, 23, 441, 2003.
26. Saju K.K., Reshmi R., Jayadas N.H. et al.: Polycrystalline coating of hydroxyapatite on TiAl6V4 implant material grown at lower substrate temperatures by hydrothermal annealing after pulsed laser deposition. Proc. Inst. Mech. Eng. H., 223, 1049, 2009.
27. Seebach C., Schultheiss J., Wilhelm K. et al.: Comparison of six bone-graft substitutes regarding to cell seeding efficiency, metabolism and growth behaviour of human mesenchymal stem cells (MSC) in vitro. Injury. doi: 10.10161, injury.2010.02.017.
28. Sivakumar M., Rao K.P.: Preparation, characterization, and in vitro release of gentamicin from coralline hydroxyapatite-alginate composite microspheres. J. Biomed. Mater. Res. A., 65, 222, 2003.
29. Song J.H., Kim J.H., Park S. et al.: Signaling responses of osteoblast cells to hydroxyapatite: the activation of ERK and SOX9. J. Bone Miner. Metab., 26, 138, 2008.
30. Teixeira S., Fernandes H., Leusink A. et al.: In vivo evaluation of highly macroporous ceramic scaffolds for bone tissue engineering. J. Biomed. Mater. Res. A. 93A, 567, 2009.
31. Timothy D., Pamula E., Hauk D. et al.: Porous polymer/hydroxyapatite scaffolds: characterization and biocompatibility investigations. J. Mater. Sci. Mater. Med., 20, 1909, 2009.
32. Tu X.L., Liu H.W., Iwai Y. et al.: Ultrastrtctural observation of bone marrow stromal cells cultured in coralline hydroxyapatite, Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao., 27, 705, 2007.
33. Venugopal J., Prabhakaran MP., Zhang Y. et al.: Biomimetic hydroxyapatite-containing composite nanofibrous substrates for bone tissue engineering. Philos Transact A Math. Phys. Eng. Sci., 368, 2065, 2010.
34. Wang F., Dennis J.E., Awadallah A. et al.: Transcriptional profiling of human mesenchymal stem cells transduced with reporter genes for imaging Physiol. Genomics, 37, 23, 2009.
35. Warnke P.H., Seitz H., Warnke F. et al.: Ceramic scaffolds produced by computer-assisted 3D printing and sintering: Characterization and biocompatibility investigations. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater., 93, 212, 2010.
Pobrania
Opublikowane
Numer
Dział
Licencja
Prawa autorskie (c) 2010 Autorzy
Praca jest udostępniana na licencji Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 Unported License.
