Charakterizace tkáňových nosičů. Jana Horáková

Podobné dokumenty
Charakterizace tkáňových nosičů. Jana Horáková

Termické chování polymerů

Struktura polymerů. Příprava (výroba).struktura vlastnosti. Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu) Základní představy: přírodní vs.

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

Chemie povrchů verze 2013

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Interakce buněk s materiály pro tkáňové inženýrství Lucie Bačáková

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Interakce buněk s mezibuněčnou hmotou. B. Dvořánková

Elektrostatické zvlákňování orientace vláken, výroba nití a bikomponentní vlákna. Eva Košťáková KNT, FT, TUL

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

Adhezní síly v kompozitech

Netkané textilie. Materiály 2

Analýza magnetických mikročástic mikroskopií atomárních sil

Opakování

Polymery lze rozdělit podle několika kritérií. Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické. Přírodní polymery jsou:

VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ TÉMATA PŘEDNÁŠEK

Adhezní síly. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

12. Elektrochemie základní pojmy

3. Termická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

charakterizaci polymerů,, kopolymerů

Diamantu podobné uhlíkové vrstvy pro pokrytí kloubních náhrad

Amorfní a krystalické polymery, termické analýzy DSC, TGA,TMA

Biodegradabilní plasty: současnost a perspektivy

Pokročilé AFM mody Příprava nosičů a vzorků. Verze Jan Přibyl, pribyl@nanobio.cz

kopolymerace kopolymery

BIOLOGICKÁ MEMBRÁNA Prokaryontní Eukaryontní KOMPARTMENTŮ

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Adhezní síly v kompozitních materiálech

Přírodní proteiny, nukleové kyseliny (NA)

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Přehled pracovišť pro trainee

Povrchová integrita z pohledu významných evropských pracovišť

iglidur H2 Nízká cena iglidur H2 Může být použit pod vodou Cenově výhodné Vysoká chemická odolnost Pro vysoké teploty

Bunka a bunecné interakce v patogeneze tkánového poškození

Požadavky na technické materiály

Návrhování experimentů pro biomedicínský výzkum pomocí metod DOE

VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ SYLABY PŘEDNÁŠEK TRANSPORT LÁTEK MEMBRÁNAMI MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

Testové úlohy aminokyseliny, proteiny. post test

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Nízká cena při vysokých množstvích

Přírodní proteiny, nukleové kyseliny (NA)

Elektricky vodivý iglidur F. Produktová řada Elektricky vodivý Vysoká pevnost v tlaku Dobrá tepelná odolnost Vysoká hodnota pv Dobrá chemická odolnost

Experimentální metody

5. Lipidy a biomembrány

Nauka o materiálu. Přednáška č.13 Polymery

Zdroj: Bioceramics: Propertie s, Characterization, and applications (Biokeramika: Vlastnosti, charakterizace a aplikace) Překlad: Václav Petrák

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Chemické metody přípravy tenkých vrstev

Produktová řada Elektricky vodivý Vysoká pevnost v tlaku Dobrá tepelná odolnost Vysoká hodnota pv Dobrá chemická odolnost

Druhy vláken. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

Vybrané funkční vlastnosti bílkovin v potravinách. Aleš Rajchl Ústav konzervace potravin

Úvod do biochemie. Vypracoval: RNDr. Milan Zimpl, Ph.D.

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

Bez PTFE a silikonu iglidur C. Suchý provoz Pokud požadujete dobrou otěruvzdornost Bezúdržbovost

NÁPLŇOVÉ KOLONY PRO GC

Carbovet - mechanismus vyvazování mykotoxinů neschopných adsorpce

In vivo příklady biomateriálů [Ratner, 2005] Biomateriály

Nanomateriály a jejich charakterizace (2+0), navazující Mrg. 1 roč. ZS, CN349, Čt 9-11

HOŘLAVOST A MECHANICKÉ VLASNOTSTI NANOKOMPOZITŮ EVA/Mg(OH) 2

Termická analýza. Pavel Štarha. Katedra anorganické chemie Přírodovědecká fakulta Univerzita Palackého v Olomouci


6. Viskoelasticita materiálů

TYPY KOLON A STACIONÁRNÍCH FÁZÍ V PLYNOVÉ CHROMATOGRAFII

BIOMECHANIKA ŠLACHY, VAZY, CHRUPAVKA

ROZDĚLENÍ, VLASTNOSTI A POUŽITÍ MATERIÁLŮ

Podstata plastů [1] Polymery

Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Plazmová depozice tenkých vrstev oxidu zinečnatého

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Teplotně a chemicky odolný, FDA kompatibilní iglidur A500

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

Speciální analytické metody pro léčiva

Tlakové membránové procesy

iglidur N54 Biopolymer iglidur N54 Produktová řada Samomazná a bezúdržbová Založen na obnovitelných zdrojích Univerzální použití

8. Polysacharidy, glykoproteiny a proteoglykany

TOXICKÉ ÚČINKY NANOMATERIÁLŮ POUŽÍVANÝCH VE FARMACII A MEDICÍNĚ

vodič u něho dochází k transportu el. nabitých částic, který je nevratný, dochází ke vzniku proudu a disipaci energie

Organické látky. Organická geochemie a rozpuštěný organický uhlík

Mol. fyz. a termodynamika

Poškození strojních součástí

Vlastnosti. Pozor! H 3 C CH 3 H CH 3

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Transkript:

Charakterizace tkáňových nosičů Jana Horáková 21.10.2015

Materiál kovy, keramika, polymery, gely Chemické složení polární x nepolární struktura, náboj, reaktivita Morfologie hladká, drsná, vzorování povrchu Uspořádání krystalické x semikrystalické x amorfní Okolní prostředí vliv vlhkosti, teploty, enzymů

Definice 1986 European Society for Biomaterials Biomateriál neživý materiál (zdravotnický prostředek=zp) interagující s živým systémem Implantát ZP určený pro implantaci dovnitř lidského těla Umělý orgán ZP nahrazující částečně nebo plně funkci selhávajícího orgánu Biokompatibilita schopnost materiálu vykonávat vhodnou funkci na daném místě v organismu bez vedlejších negativních účinků

Typy materiálů 1. Kovy: anorganické materiály, kovové vazby mezi atomy (Ti, nerezová ocel, slitiny Co a Cr) 2. Keramika: anorganické materiály, kovalentní/iontové vazby (Al 2 O 3, ZrO 2, kalcium fosfát, bioaktivní sklo) ortopedické implantáty 3. Polymery: organické materiály, kovalentní vazby mezi monomerními jednotkami, různorodé vlastnosti

Interakce materiálu s organismem Nekompatibilní uvolnění toxických látek, rejekce implantátu Biotolerantní uvolnění látek v nízkých koncentracích, které nejsou cytotoxické, enkapsulace materiálu (opouzdření) Bioinertní neuvolňující toxické látky (žádný materiál není 100% inertní viz HMWPE) Bioaktivní napomáhající regeneraci organismu

Interakce buněk s materiálem

Arg (R)-Gly (G)-Asp (D)

Adhezní molekuly Fibronektin GP (440 kda) vyskytující se na povrchu buněčných membrán, v ECM (nerozpustný) a volně v tělních tekutinách (rozpustný, plazma 300 µg/ml) Nerozpustný produkován např. fibroblasty Rozpustný produkován hepotocyty Může se vázat na kolagen, fibrin, proteoglykany (heparan sulfát), aktin, integriny vliv na buněčnou adhezi, proliferaci, diferenciaci, hojení ran, embryogenezi

Vitronektin GP (75 kda) Nachází se v séru a v ECM (obsahuje RGD sekvence vazba na vitronektinový receptor na povrchu buněk) Laminin GP Hlavní protein bazální laminy (jedna z vrstev bazální membrány) Vazba na kolagen, fibronektin, integriny Vliv na buněčnou adhezi, migraci, diferenciaci

Integriny Fce: vazba na proteiny ECM (RGD sekvence adhezních molekul) Patří do skupiny CAM (cell-adhesion molecules) společně s cadheriny a selektiny Proteiny lokalizované na membráně buněk (transmembránové receptory) Intracelulární část interaguje s cytoskeletem, extracelulární s ECM (heterofilní vazba) vazba na kolagen, fibrinogen, fibronektin, vitronektin, laminin

Cell-matrix adhesion Fokální adheze Proteinové komplexy (více než 100 proteinů) zajišťující spojení mezi cytoskeletem buňky a proteiny ECM

Zpět k materiálům

Bulk vs surface properties

Bulk Material Surface Layer of Material Adsorbed layer of water, ions & proteins Cells in biological fluid

Chemické složení povrchu Interakce buněk a materiálu závisí na fyzikálních a chemických parametrech scaffoldu Optimální buněčná adheze na mírně hydrofilní povrchy s kladným nábojem díky adsorpci adhezních molekul (vitronectin, fibronectin) ve správné konformaci dostupnost specifických AK sekvencí, které jsou přístupné integrinům na povrchu adherujících buněk Povrchy s vysokou hydrofilitou neumožňují adsorpci proteinů, popř. je vážou slabě Povrchy hydrofobní váží adhezní proteiny v rigidní, popř. v denaturované formě

Chemické složení ovlivňuje energii, polaritu a smáčivost povrchu Funkční skupiny s obsahem kyslíku zvyšují energii, polaritu a smáčivost povrchu podporují buněčnou adhezi a proliferaci Smáčivost měření kontaktního úhlu s kapalinami různé polarity

Smáčivost povrchu Nejčastěji charakterizována měřením kontaktního úhlu Schopnost kapaliny udržovat kontakt s pevným povrchem, vyplývá z mezimolekulární interakce Stupeň smáčení je určen projevem adhezních a kohezních sil, což jsou přitažlivé a odpudivé síly mezi částicemi povrchových vrstev dvou stýkajících se látek

V soustavě existují tři různé stykové plochy na rozhraní fází mezi: pevná látka plyn, kapalina plyn a kapalina pevná látka. Každému mezifázovému rozhraní odpovídá příslušné povrchové napětí γ LS (kapalina tuhá látka), γ GS (plyn tuhá látka) a γ LG (kapalina plyn). Křivka, ve které se stýkají všechna fázová rozhraní, se nazývá linie smáčení. Úhel smáčení (kontaktní úhel) θ, který leží mezi mezifázovými rozhraními kapalina tuhá látka a kapalina plyn se nazývá úhel smáčení

Vztah mezi úhlem smáčení θ a jednotlivými mezifázovými rozhraními je dán Youngovou rovnicí γ GS γ LS = γ LG cos θ Předpoklad ideálně hladkého homogenního povrchu

Ideální smáčivost povrchu scaffoldu Testovány scaffoldy hydrofobní (θ>80 ), středně hydrofilní (θ = 48-62 ) a hydrofilní (θ<35 ) měřena adheze proteinů a proliferace fibroblastů (Faucheux et al, 2004) Extrémně hydrofilní a hydrofobní materiály neumožňovaly adhezi proteinů a proliferaci fibroblastů Arima et al, 2007 vliv smáčivosti na adhezi endotelových a epitelových buněk lepší adheze se zvyšující se hydrofilicitou povrchu (ideálně θ = 35-50 )

A - Schéma adsorpce proteinů na extrémně hydrofilní povrchy (adsorpce téměř žádná nebo jen velmi slabá), nedochází k tvorbě fokálních adhezí B podobná situace na materiálech, které se snadno deformují (dochází k vazbě proteinů, ale materiál se zhroutí po vazbě buněk) Bacakova et al, 2011

Modifikace povrchů Polymery používané v biomedicínských aplikacích bývají příliš hydrofobní (kontaktní úhel > 100 ) modifikace: 1) Iontové záření ionty kyslíku, dusíku, halogenů, vzácných plynů, netoxických kovů (Ti, Au), modifikace do hloubky 10 nm 100 µm, rozrušení vazby C-C a C-H štěpení makromolekul, dehydrogenace, karbonizace (relativní zvýšení zastoupení uhlíku), rce s kyslíkem za vzniku karbonylových, karboxylových, esterových skupin 2) UV záření 3) plazma

Modifikace povrchů Smáčivost povrchu lze modifikovat (plasma, UV záření) funkcionalizace povrchu vazbou biomolekul/nanočástic apod. Zmíněné modifikace mají za následek tvorbu reaktivních míst (radikály, konjugované dvojné vazby) další možnosti modifikace (vazba Gly-Ala-Leu, RGD-sekvence: Arg-Gly-Asp, BSA, PEG, nanočástice zlata) PCL vascular grafts - plasma treatment - RGD sekvence

Rhomboid smooth muscle cells were cultured on untreated (A) or plasma treated (B) electrospun polycaprolactone patches. There was a clear difference in cell morphology when cultured on the two different surfaces, as shown here after 3 days of culture. The nuclei were stained in blue, the a-smooth muscle actin in green, and the S100A4 in red. (Scale bars = 20 lm). The vascular implantation of untreated and plasma treated grafts showed that plasma treatment improves the cell invasion in the graft wall (A, B). The densely cellularized area (C) as well as the number of capillaries in the graft wall (D) show the significant improvement of the tissue regeneration in plasma treated grafts. De Valence et al. Plasma treatment for improving cell biocompatibility of a biodegradable polymer scaffold for vascular graft applications. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 85 (2013).

Smooth muscle regeneration and ECM production at 4 weeks after implantation. AeF, Immunofluorescence staining of cross-sections of PCL grafts, PCL-RGD grafts, and native artery with a-sma antibody; GeI, H&E staining of post-implanted grafts to demonstrate the neointima formation; JeL, Verhoeff-Van Gieson staining of the elastic fibers. Zheng W. et al. Endothelialization and patency of RGD-functionalized vascular grafts in a rabbit carotid artery model. Biomaterials 33 (2012).

Drsnost a morfologie povrchu Parametr R A = střední aritmetická odchylka profilu, necharakterizuje tvar!!! Obvykle měřeno metodou AFM (mikroskopie atomárních sil)

AFM Umožňuje 3D zobrazení povrchů (rozdíl oproti SEM 2D zobrazení) Detekce pohybu zkoumajícího hrotu nad vzorkem Zobrazení nevodivých povrchů

Drsnost povrchu Makrodrsnost (rozlišení okem, > 100 µm) neovlivňuje buněčnou adhezi, pouze uchycení scaffoldu Mikrodrsnost (1-100 µm) ovlivňuje adhezi (velikost buněk v suspenzi 10-50 µm průměr, po adhezi spreading area stovky až tisíce µm 2 ), vliv rozporuplný v různých studiích (neúplná charakterizace)

Submikronová drsnost (100 nm- 1 µm) ovlivnění buněčné adheze, převládá pozitivní vliv Nanodrsnost (< 100 nm) pozitivní vliv na adhezi a proliferaci buněk díky adsorpci adhezních molekul ve správné konformaci potvrzen vliv na několika buněčných typech (MSC, kostní buňky, endotelové buňky)

Elektrický náboj a vodivost Lepší adheze na pozitivně nabité povrchy (adhezní molekuly jsou negativně nabité) Výjimky: -COOH (dvojí efekt, negativní náboj x hydrofilní skupina zlepšující buněčnou adhezi) Vodivost důležité např. pro kultivaci kardiomyocytů, nervových buněk Vodivé materiály podporují adhezi buněk (i bez stimulace elektrickým, elektromagnetickým polem) Použití vodivých materiálů nebo následná modifikace povrchu (Polypyrrol PPy, Polyanilin PANI)

Elektrický náboj a vodivost Vodivost v jednotkách až desítkách S cm -1 Syntéza chemická ( nižší vodivost) x elektrochemická ( depozice tenkého filmus kontrolovanou tloušťkou v řádu nm a morfologií) Kompozitní materiály (PDLLA+Ppy, PET+Ppy; PANI+PCL cardiac tissue regeneration), electrospinning (blend PPy/PANI+PEO/PS, coating of fibers), hydrogely (PPy/PANI+polyakrylamid, PPy+p(HEMA)

composite material of polypyrrole and polycaprolactone fumarate (PCLF) for application as nerve guidance tubes in nerve regeneration Polypyrrol Biokompatibilní, chemicky stabilní Použití pro náhrady nervové tkáně (vodivost za fyziologických podmínek) Snadná syntéza při pokojové teplotě, dobrá rozpustnost Možnost přípravy různě porézních struktur Snadná modifikace inkorporace bioaktivních látek Křehkost

3 typy dle stupně oxidace Emeraldine nejstabilnější, největší vodivost Není biodegradabilní chronické záněty Polyanilin

Funkcionalizace vodivých polymerů Adsorpce závislé na ph a okolních podmínkách snadné uvolnění Uzavření do molekuly polymeru mix molekul bioaktivní látky s monomerem a rozpouštědlem před vlastní syntézou využíváno pro velké molekuly (enzymy, DNA), aplikace: biosensory (Glukoso-oxidasa Glc sensory) Kovalentní vazba stabilnější, nehrozí uvolnění molekuly x snížení vodivosti

Krystalinita Schopnost dosáhnout určitého stupně uspořádanosti a vykazovat určitou nadmolekulární strukturu Amorfní polymery: makromolekuly zaujímají zcela nahodilou pozici Semikrystalické: řetězce makromolekul jsou pravidelně uspořádány

Krystalinita Souvisí s pravidelností geometrické stavby polymerních řetězců statistické kopolymery amorfní Ve skutečnosti však nedochází k úplné krystalizaci existují vedle sebe oblasti krystalické i amorfní w k stupeň krystalinity, udává se v % Obecně vzniká krystalická struktura tím snadněji, čím je molekula symetričtější, řetězce hladší a pravidelnější

Semikrystalické polymery - houževnaté - vysoká tažnost - pevnost se zvyšuje s rostoucí krystalinitou - v organických rozpouštědlech se rozpouštějí špatně nebo vůbec (v závislosti na chemickém složení) - mléčně zakalené až bílé Polytetrafluorethylene Polyethylene terephtalate Polycaprolactone

- tvrdé a křehké - malá tažnost - průhledné Amorfní polymery - dobře rozpustné v organických rozpouštědlech (amorfní fáze rozpustná lépe než krystalická) Statistické kopolymery (náhodné): kopolymer polylaktidu a polykaprolaktonu (PLC)

Krystalinita polymerů Vliv na mechanické vlastnosti, rychlost degradace, termické vlastnosti (zpracovatelnost, sterilizace) Vlastnosti přírodních polyhydroxyalkanoatů

Stanovení krystalického podílu semikrystalických polymerů Měření hustoty - větší hustota krystalických polymerů než amorfních: polyamide 6 (nylon) ρ c = 1.24 g/cm 3 Kalorimetrie (DSC) ρ a = 1.08 g/cm 3 Rentgenografie (XRD) integrace peaků a halo IR, NMR

XRD Proložení difraktogramů polynomem tak, aby část nad polynomem (černá čárkovaná křivka pro vzorek 10% PLC a červená čárkovaná křivka pro vzorek 22% PLC) odpovídala krystalické fází či krystalickým fázím. Vzorek Global area Reduced Krystalinita, Amorfní area hm% podíl,hm% 10% PLC 722,4 9,9 1,4 98,6 22% PCL 663,9 149,8 22,6 77,4

Termické vlastnosti T g teplota skelného přechodu Pod ní se polymer nachází ve stavu sklovitém je tvrdý, křehký, má vysoký modul pružnosti Nad ní je ve stavu kaučukovitém (i malá napětí způsobují deformace až o několik set %) V přechodové oblasti se modul mění až o 3 řády Pod teplotou T g postačuje tepelná energie makromolekul pouze k jejich vibracím, polymer je tvrdý a křehký Při T g se uvolňuje pohyb segmentů molekul a hmota nabývá kaučukovitého charakteru

Tepelné chování amorfních polymerů Termomechanická křivka

Tepelné chování amorfních polymerů Molekuly více vzdáleny než v krystalických strukturách Sklovitý stav pod T g, segmenty se nepohybují, tepelný pohyb realizován vibrací, rotací a oscilací atomů, křehkost materiálu Viskoelastický stav mezi T g a T f, pružnost (vratná deformace materiálu) Viskozní stav nad T f o T g - významná změna fyzikálních vlastností (modul pružnosti změna až o 3 řády)

Tepelné chování krystalických polymerů

Metody termické analýzy Termogravimetrická analýza (TG) Diferenční termická analýza (DTA) Diferenční skenovací kalorimetrie (DSC)

Diferenční skenovací kalorimetrie udržení stejné teploty studovaného a referenčního vzorku, které jsou zahřívány současně vedle sebe. Udržení nulového teplotního rozdílu se dosahuje buď dodáním energie do vzorku (pokud v něm probíhá endotermní děj) nebo do referenční látky (ve vzorku probíhá exotermní děj)

Diferenční skenovací kalorimetrie Příklad DSC křivky a určení charakteristických teplot Typická DSC křivka organického polymeru

DSC křivka semikrystalického PCL

DSC křivka amorfního kopolymeru PLC

Degradabilita V posledních letech posun od inertních materiálů k biodegradabilním Rychlost degradace závisí na mnoha faktorech: složení a morfologie scaffoldu, místo implantace, Přírodní polymery degradují převážně enzymaticky Syntetické polymery degradují převážně hydrolyticky

Degradabilita

a) Povrchová eroze b) Bulk degradation c) Bulk degradation + autokatalyzátor

PCL degradation mechanism

Enzymatické štěpení polyesterů

Y. Kodama: Biodegradation of Hazardous and Special Products, 2013. Enzymatické štěpení polyesterů Mass retention variation versus degradation time, enzymatic method, of samples: ( ) PCL; ( ) PLLA; ( ) PCL:PLLA 20:80 (w:w); ( ) composite with 5% of untreated fiber; ( ) composite with 10% of untreated fiber; ( ) composite with 5% of acetylated fiber; and ( ) composite with 10% of acetylated fiber, of non-irradiated samples.

Rigidita a flexibilita Obvykle opomíjené vlastnosti Extrémně měkké materiály (gely) neumožňují tvorbu vazeb mezi buňkami a mezi buňkami a materiálem vznik dysbalance mezi těmito silami (buňky vytváří určité síly na materiál po adhezi) Pevnost, elasticita ovlivnění diferenciace kmenových buněk (měkké materiály neurony; pevnější gely svalové buňky; velmi pevné materiály osteoblasty)

Tahové zkoušky Mechanické vlastnosti

Tahové zkoušky

Inženýrské napětí, σ [MPa] Tahové zkoušky PCL 20 16 12 8 Vzorek 1 Vzorek 2 Vzorek 3 4 0 0 20 40 60 80 Poměrná deformace, ε [%]

Inženýrské napětí, σ [MPa] Tahové zkoušky PLC 50 40 Vzorek 1 Vzorek 2 Vzorek 3 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Poměrná deformace, ε [%]

Cyklické zatěžování

Metody sterilizace 1. Autoklávování 121 C, 23 min, 101,5kPa Sterilizace kovů, keramiky, polymerů s T m 121 C 2. Radiační sterilizace γ záření o dávce 25kGy 3. Plazmová sterilizace - Plazma ve vysokofrekvenčním elektromagnetickém poli ve vakuu působí na peroxid vodíku nebo jiné látky, převede je na reaktivní radikály, 50 C, 20 min

Metody sterilizace 4. Chemická sterilizace a) formaldehyd - plynná směs formaldehydu a vodní páry při 60 80 C Nedostatečná likvidace choroboplodných zárodků b) ethylen oxid 37-55 C, vhodné pro termolabilní předměty, karcinogenita ethylen oxidu

Metody sterilizace Všechny metody mohou mít vliv na vlastnosti biomateriálů!!!! Testování vlastností scaffoldů musí být vždy prováděno za stejných podmínek jako při klinickém použití Výběr vhodné sterilizační metody je klíčový Problémy: aktivní látky (růstové faktory), tepelná a chemická stabilita polymerů, reaktivita koncových skupin, změna smáčivosti povrchu

Metody sterilizace Mass retention variation versus degradation period, enzymatic method, PLLA samples non irradiated and irradiated with EB, radiation doses of 50 kgy and 100 kgy