Cristal bioactivo

Las gafas bioactivas son un grupo de biomateriales de cristal y de cerámica reactivos superficiales e incluyen el cristal bioactivo original, Bioglass. El biocompatibility de estas gafas los ha llevado a investigarse extensivamente para el uso como materiales de implantación en el cuerpo humano para reparar y sustituir al afectado o el hueso dañado.

Historia

Larry Hench y los colegas en la universidad de Florida primero desarrollaron estos materiales a finales de los años 1960 y han sido desarrollados adelante por su grupo de investigación en el Colegio Imperial Londres y otros investigadores por todo el mundo.

Composiciones

Hubo muchas variaciones en la composición original que era la Administración de Alimentos y Fármacos (FDA) Bioglass aprobado y llamado. Esta composición se conoce como 45S5. Otras composiciones están en la lista abajo.

Mecanismo de bioactivity

Los mecanismos subyacentes que permiten a gafas bioactivas servir de materiales para la reparación del hueso se han investigado desde el primer trabajo de Hench. en la universidad de Florida. La atención temprana se prestó a cambios de la superficie de cristal bioactiva. Se piensa comúnmente que cinco etapas de reacción inorgánicas ocurren cuando un vaso bioactivo se sumerge en un ambiente fisiológico: 1) Intercambio iónico en cual modificador cations (generalmente Na) en el cambio de cristal con iones hydronium en la solución externa, 2) Hidrólisis en la cual Si-O-Si tiende un puente

sobre

se rompen, formando a Si-OH silanol grupos, y la red de cristal se interrumpe, 3) la Condensación de silanols en el cual la red de cristal interrumpida cambia su morfología para formar una capa superficial parecida a un gel, mermada en iones de calcio y sodio 4) Precipitación en la cual una capa de fosfato de calcio amorfa se deposita en el gel, y 5) Mineralization en el cual la capa de fosfato de calcio gradualmente transforma en hydroxyapatite cristalino, que imita la fase mineral naturalmente contenida con huesos vertebrados. Más tarde, se descubrió que la morfología de la capa de la superficie del gel era un componente clave en la determinación de la respuesta bioactiva. Esto fue apoyado por estudios de gafas bioactivas sacadas del procesamiento del gel del sol. Tales gafas podrían contener concentraciones considerablemente más altas de SiO que tradicional se derriten - sacó gafas bioactivas y todavía mantenga bioactivity (es decir, la capacidad de formar un mineralized hydroxyapatite capa en la superficie). La porosidad inherente del material sacado del sol del gel se citó como una explicación posible de por qué bioactivity se retuvo, y a menudo se realzaba con respecto a derretir - cristal sacado.

Los avances subsecuentes en la tecnología de la microserie del ADN permitieron una completamente nueva perspectiva en los mecanismos de bioactivity en gafas bioactivas. Antes, se sabía que una interacción compleja existió entre gafas bioactivas y la biología molecular del anfitrión de implantación, pero los instrumentos disponibles no proporcionaron una cantidad suficiente de la información para desarrollar un cuadro holístico. Usando microseries del ADN, los investigadores son capaces ahora de identificar clases enteras de genes que son regulados por los productos de disolución de gafas bioactivas, causando la llamada "teoría genética" de gafas bioactivas. Los primeros estudios de la microserie de gafas bioactivas demostraron que los genes asociados con crecimiento osteoblast y diferenciación, mantenimiento de la matriz extracelular, y promoción de la célula de la célula y adherencia de la matriz por la célula fueron regulados por medios del cultivo celular condicionados que contienen los productos de disolución de cristal bioactivo.

Estructura

El estado sólido espectroscopia de NMR ha sido muy útil en la aclaración de la estructura de sólidos amorfos. Las gafas bioactivas han sido estudiadas por Si y estado sólido P MAS espectroscopia de NMR. El cambio químico de MAS NMR es indicativo del tipo de especies químicas presentes en el cristal. La espectroscopia de NMR de Si MAS mostró que Bioglass 45S5 era una estructura del tipo Q2 con una pequeña cantidad de Q3; es decir, cadenas del silicato con unos crosslinks. P MAS NMR reveló predominantemente especies Q0; es decir, PO; subsecuente MAS las medidas de la espectroscopia de NMR han mostrado que las obligaciones de Si-O-P son debajo de niveles detectables

Aplicaciones médicas

Las gafas bioactivas tienen muchas aplicaciones pero éstos están principalmente en las áreas de reparación del hueso y regeneración del hueso vía la ingeniería del tejido:

Véase también



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