Bioaktivní sklo

Bioaktivní sklo (také biosklo ) je biologicky aktivní materiál na bázi silikátového skla , skládající se ze sklovité matrice a mikrokrystalů, používaný k obnově kostí. Bioaktivní brýle jsou keramika, která může interagovat s tělesnými tkáněmi [1] . Po integraci při kontaktu se slinami nebo jakoukoli fyziologickou tekutinou přispívají biobrýle k vytvoření vrstvy karbonizovaného hydroxyapatitu a aktivaci endogenní remineralizace poškozené tkáně [2] .

Bioaktivní skla se vyrábějí především z oxidu křemičitého s přídavkem dalších oxidů . Nejznámější složení bioskla je Bioglass 45S5, vyrobené z oxidu křemičitého, oxidu sodného , ​​oxidu vápenatého a oxidu fosforečného . Nejnovější vývoj umožňuje získat bioaktivní skla na bázi oxidu boritého [3] a používat polyesterová aditiva [4] .

Vynálezy

První objevy

Biosklo

Vynalezené bioaktivní sklo americký vědec Larry Hench ( anglicky  Larry L. Hench ). Pod dojmem náhodného rozhovoru s plukovníkem, který se nedávno vrátil z války ve Vietnamu o nedostatku lékařské technologie, která by pomohla zachránit končetiny zraněných, se Hench pustil do práce na vytváření biomateriálů, které by lidské tělo neodmítlo . Metody rekonstrukce poškozené kostní tkáně pomocí implantátů byly známy, problémem však byl materiál pro implantát, který musí být biokompatibilní s tkání. Zpočátku byly preferovány biologicky inertní materiály – korozivzdorné kovy, plasty a keramika. Materiály jako titan a jeho slitiny , nerezová ocel , keramika jsou netoxické a odolné vůči biochemickým účinkům organismu. Bioinertní materiály však nenašly široké uplatnění v rekonstrukční chirurgii kvůli nedostatku bioaktivních povlaků, které vylučují nevyhnutelné reakce odmítnutí [5] .

Henchův tým zjistil, že hydroxyapatit tvoří extrémně silnou vazbu s kostrou a je hlavní minerální složkou kostí . Experimenty s různými kompozicemi na bázi hydroxyapatitu odhalily, že stimuluje osteogenezi a hraje důležitou roli v regulaci kalcium-fosfátového metabolismu v těle a že požadovaných vlastností lze dosáhnout, pokud je materiál tvarován do porézního skla [6] .

V roce 1969 byl získán vzorek skla s poměrem molekulové hmotnosti složek: , později nazvaný Bioglass 45S5. Ted Greenlee, odborný asistent ortopedické chirurgie na Floridské univerzitě, implantoval vzorky krysám. O šest týdnů později zavolal Greenlee Henchovi, že vzorky nelze získat [2] .

Larry Hench tak dokázal dosáhnout výsledku, kdy byl výsledný materiál tak pevně integrován s kostí, že jej nebylo možné odstranit bez poškození kosti [7] . Hench publikoval svůj první článek na toto téma v roce 1971 v Journal of Biomedical Materials Research . Jeho laboratoř pokračovala v práci na projektu dalších 10 let s pokračujícím financováním od americké armády . Do roku 2006 již vědci z celého světa publikovali více než 500 článků o bioaktivních brýlích [2] .

Rozvoj vědy

Po objevu bioaktivního skla v roce 1969 byla řadou výzkumníků iniciována řada mezinárodních biomateriálových sympozií zaměřených především na materiály pro rekonstrukční chirurgii. Jak se tato sympozia stávala stále populárnější, vznikla myšlenka vytvořit specializovanou organizaci pro biomateriály. Společnost pro biomateriály byla oficiálně založena v USA v dubnu 1974 [8] . V březnu 1976 byla v Evropě založena podobná společnost ( The European Society for Biomaterials ) [9] .

Etapy vývoje bioskla jsou podmíněně rozděleny do čtyř období [10] :

  1. Věk objevů (1969-1979);
  2. éra klinického použití (1980-1995);
  3. éra regenerace tkání (1995-2005);
  4. éra inovací (2005 - následující roky).

Až do 80. let se výzkum zaměřoval na využití bioskla v ortopedii a stomatologii k léčbě kostních defektů vzniklých v důsledku úrazu nebo nemoci. Další studie ukázaly, že produkty rozpouštění vznikající při degradaci bioskla jsou schopny stimulovat nejen proces osteogeneze, ale také chondrogenezi , která vede k tvorbě chrupavky . Interakce bioskla s měkkými pojivovými tkáněmi byla poprvé prokázána v roce 1981 výzkumnou skupinou Dr. Johna Wilsona [11] .

Nové směry

Boritanové brýle

Základní kompozice používané k vytvoření nových formulací pro výrobu bioaktivního skla byly založeny především na matrici oxidu křemičitého . Většina komerčních bioaktivních skel jej obsahuje jako hlavní složku. Vazebným mechanismem u takových bioskel na silikátové bázi je částečné rozpuštění v důsledku přítomnosti oxidů modifikátorů ( a ), což vede k vytvoření vrstvy silikagelu a následnému vysrážení vrstvy fosforečnanu vápenatého . Při studiu dalších sklotvorných složek byla uvažována boritanová skla. Jsou relativně tavitelná, mají mnohem nižší viskozitu než silikátová skla a vyznačují se modulem pružnosti, který je nejvyšší u skel s vysokým obsahem alkalických oxidů. S příchodem čistých boritanových skel začala jejich studie pro použití v biomedicínské praxi [12] .

Marina Nathalie Camille Richard byla první, kdo prozkoumal náhradu za biosklo [ 12] .  V roce 2000 Richard zkoumal rychlost tvorby hydroxyapatitu pro první boritanové sklo ve složení podobném 45S5, ale bez oxidu křemičitého, ve srovnání se základním složením skla 45S5 s malým množstvím krystalické fáze. Pro posouzení tvorby hydroxyapatitu na skle byl modelován bezbuněčný proces. Proces zahrnoval reakci částic boritanového skla ve fosfátovém roztoku různé molarity při teplotě 37 °C. Tvorba hydroxyapatitu byla nejlépe pozorována v 0,1 M roztoku fosforečnanu pro obě skla. Produkty reakce byly zkoumány pomocí rentgenové difrakce , infračervené spektroskopie , rastrovací elektronové mikroskopie , energeticky disperzní spektroskopie a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem . Výsledky bezbuněčného modelu byly pozitivní a následovaly další studie na boritanovém bioskle. S použitím kostních buněk MC3T3-E1 byly provedeny experimenty in vivo , které úspěšně prokázaly růst kostní tkáně kolem částic boritanového skla, velmi podobný růstu tkáně ve vzorku skla Hench 45S5. Úspěšná biologická aktivita dosažená s první kompozicí skla bez oxidu křemičitého byla vzata jako základ pro další kompozice [3] [12] .

Vědci z Missouri University of Science and Technology ,  Steve Jung a Delbert Day , testovali  účinek bioaktivního skla různého složení na biologické tekutiny (zejména krev). Jeden ze vzorků boritanového bioskla, pojmenovaný 13-93B3, obsahoval oxid vápenatý . Jeho složení v hmotnostním ekvivalentu zahrnovalo následující složky [13] : .

Nový vynález byl založen na schopnosti těla vytvářet na poškozených tkáních vlákna speciální bílkoviny - fibrinu , která zastavují krevní destičky a jsou kostrou krevní sraženiny . Cílem projektu bylo vytvořit biosklo, které napodobuje mikrostrukturu fibrinové sraženiny. Ze složení 13-93B3 vědci vyrobili nanovlákna o velikosti od 300 nm do 5 mikronů s vysokou plasticitou. Nový materiál dostal název DermaFuse [13] .

Po testování na laboratorních zvířatech byly v roce 2011 provedeny klinické studie v Phelps County Regional Medical Center (Missouri, USA) na pacientech s rizikem amputace v důsledku infekce rány . Někteří pacienti měli bércové vředy, které se nehojily déle než rok. K ošetření ran byly použity nanovlákenné polštářky DermaFuse. Všech dvanáct diabetických pacientů s indikací k amputaci vykazovalo významné zlepšení a hojení ran s malým nebo žádným zjizvením . Kromě toho se ukázalo, že DermaFuse je škodlivý pro bakterie E. coli , Salmonella a Staphylococcus [14] .

Polyesterové komponenty

Limitujícími faktory při použití bioaktivních skel je jejich nízká pevnost, křehkost a rázová houževnatost , která neumožňuje jejich použití pro vytváření velkých zatěžovaných výrobků.

V roce 2016 tým výzkumníků z Imperial College London a Bicocca University of Milan vyvinul nové biosklo, které je nosné a tlumí nárazy , čímž napodobuje fyzické vlastnosti živé chrupavky. Používá křemen a polykaprolakton  , biologicky odbouratelný polyester s nízkým bodem tání. Fyzikální vlastnosti polykaprolaktonu jsou velmi blízké vlastnostem chrupavkové tkáně, má dostatečnou pružnost a pevnost. 3D tištěné struktury požadovaného tvaru po injekci podporují růst a regeneraci buněk chrupavky. Biologicky odbouratelný implantát umožňuje podepření hmotnosti pacienta a umožňuje chůzi bez potřeby dalších kovových destiček nebo jiných implantátů [15] [4] .

Genetická teorie

Pomocí bioskla se vědci také snaží najít řešení problému spuštění regenerace tkání prostřednictvím aktivace regeneračních procesů těla.

Ionty uvolněné z bioaktivního skla po rozpuštění stimulují buněčné geny k regeneraci a samoopravě.

- Genetická teorie  - Larry Hench

Navržená teorie zůstávala dlouho v praxi neprokázaná. Důkaz teorie byl získán prostřednictvím výzkumu DNA microarray . První studie mikročipů na bioaktivních brýlích prokázaly jejich vliv na aktivaci genů spojených s růstem a diferenciací osteoblastů . Podpora extracelulární matrix a stimulace adheze buňka-buňka a buňka-matrix byly posíleny kondicionovaným médiem pro buněčné kultury obsahující bioaktivní skleněné disoluční produkty [16] .

Studium pěti in vitro modelů pomocí DNA mikročipů s použitím pěti různých zdrojů anorganických iontů poskytlo experimentální důkazy pro genetickou teorii osteogenní stimulace. Řízené uvolňování biologicky aktivních iontů z bioaktivních skel vede k upregulaci a aktivaci sedmi genových rodin v osteoprogenitorových buňkách , které způsobují rychlou kostní regeneraci. Larry Hench věřil, že to umožní vývoj nové generace brýlí aktivujících geny speciálně pro tkáňové inženýrství a regeneraci tkání in situ. Jeho nálezy také naznačují, že řízené uvolňování nižších koncentrací iontů po rozpuštění bioaktivních skel může být použito pro angiogenezi [17] .

Biobrýle bez alkálií

Ačkoli formulace založené na formulaci 45S5 byly klinicky aplikovány na více než 1,5 milionu pacientů, nejsou bez nevýhod. Díky vysokému obsahu alkálií existují mimo jiné:

  • Vysoká rychlost rozpouštění způsobující rychlou resorpci , která může nepříznivě ovlivnit rovnováhu tvorby kosti, což vede k vytvoření mezery mezi kostí a implantátem;
  • Špatná slinovatelnost a časná krystalizace v důsledku úzkého rozsahu teplot skelného přechodu (~550 °C) a nástupu krystalizace (~610 °C) brání zhutnění a vedou ke špatné mechanické pevnosti materiálu;
  • Cytotoxický účinek způsobený vyplavováním vysokých dávek sodíku do kultivačního média ;
  • Pro léčbu kmenovými buňkami v případech velkých rekonstrukcí je vyžadováno použití buněčných skafoldů s určitou porozitou nepřístupnou pro složení 45S5 [18] .

Pro odstranění těchto nedostatků byla vyvinuta nová řada bezalkalických kompozic na bázi diopsidu , fluoridu vápenatého-fosfátu a trikalciumfosfátu , kombinovaných v různých poměrech. Takže například složení nazvané 70-Di-10FA-20TCP vám na rozdíl od Bioglass 45S5 umožňuje vyrobit „lešení“ pro kostní tkáň libovolné požadované velikosti.

70-Di-10FA-20TCP :

Kyselost a velikost částic suspenze tohoto materiálu je nižší, což umožňuje snížit rozpouštění na požadované limity. Nejlepší slinovatelnost zajišťuje úplné zhuštění před krystalizací a umožňuje lepší mechanickou pevnost kompozice. Buněčné reakce in vitro prokázaly dobrou životaschopnost buněk a významnou stimulaci syntézy kostní matrix, což naznačuje možné využití materiálu pro regeneraci kostní tkáně [18] .

Radioopákní biobrýle

Kontrastní látky se používají ke zlepšení vizualizace v rentgenové diagnostice . Při práci s kostní tkání pomocí bioaktivních skel klasických složení je obtížné zlepšit vizualizaci výsledků metod radiačního výzkumu. Rentgenkontrastní bioskla se vyznačují přítomností dalších oxidů ve složení, které umožňují použití skla jako rentgenkontrastní výplně pro kompozitní materiály [19] . Může být použit jako rentgenkontrastní komponenta ve stomatologii .

Příklady:

Tyto kompozice však mají nízké hodnoty radioopacity. Oxid barnatý je navíc toxický a snižuje chemickou odolnost skla. Jedním z řešení je použití oxidu wolframu místo oxidu barnatého a použití druhé radioopákní složky, oxidu strontnatého , ke zvýšení radioopacity. Navíc zvyšuje chemickou odolnost a snižuje toxicitu skel.

Příklad:

s celkovým množstvím oxidu strontnatého a oxidu wolframu v rozmezí 20-30 % [20]

Sestavy

Základní složení bioaktivního skla:

  • 45S5:
  • 58S:
  • 70S30C:
  • S53P4:

S53P4 je bioaktivní sklo, které inhibuje růst bakterií [21] .

Získání

Výběr vzorce

Biosklo se získává v různých formách: částice, granule , prášek , pelety [27] . Při změně poměrů sklotvorné látky a alkalických složek se vlastnosti bioskla mění z maximální bioaktivity na bioinertnost:

A. , B. : - biologicky aktivní sklo, váže se na kost, některé sloučeniny se váží na měkké tkáně;
  • Biobrýle třídy A jsou osteoproduktivní. Vážou se jak na měkké tkáně, tak na kosti. Vrstva hydroxyapatitu se vytvoří během několika hodin.
  • Biobrýle třídy B jsou osteokonduktivní. Neváže se na měkké tkáně. Tvorba vrstvy hydroxyapatitu trvá jeden až několik dní.
C. : - sklo není bioaktivní, téměř inertní, zapouzdřené ve vláknité tkáni; D. : - biologicky aktivní sklo, resorpce do 10-30 dnů; S. : at - nevzniká sklo [10] .

Bez velkého vlivu na tvorbu vazby mezi biosklem a kostní tkání lze některé nahradit a některé nahradit . Kromě toho může být určité množství nahrazeno , což změní rychlost resorpce skla. Pro usnadnění zpracování materiálu, nebo lze přidat . Oxid hlinitý však inhibuje integraci skla do tkáně, takže jeho objem v materiálu je omezen na 1–1,5 % [10] .

Získávání metod

Hlavními metodami výroby bioaktivního skla a jeho kompozitů jsou prášek, sol-gel proces [28] [29] , kalení v tavenině (včetně konvenčního chlazení taveniny ), samo se šířící vysokoteplotní syntéza a mikrovlnné ozařování [30] .

Prášková metoda se skládá ze tří hlavních fází: příprava surovin ve formě prášku, formování obrobku lisováním a tepelné zpracování pro zvýšení hustoty a pevnosti materiálu. Často se používá lisování za tepla a izostatické lisování. Během procesu ražení dochází k difúzi atomů polykrystalického materiálu a k viskóznímu toku amorfního skla [28] .

Chemické metody se také používají k dosažení vysoké molekulární homogenity (homogenity) a čistoty produktu. Jednou z těchto metod je přeměna solu na gel, který se používá k získání pěnivé a porézní bioaktivní sklokeramiky. Při procesu sol-gel dochází k hydrolýze oxidu křemičitého za vzniku koloidního roztoku a jeho následné polymeraci v kondenzační reakci za vzniku gelu. Pro sušení a vytvrzování gelu není potřeba tak vysoká teplota jako při lisování [28] .

Tým Larryho Henche vyrobil první kompozici 45S5 jak kalením v tavenině [10] , tak procesy sol-gel [31] :

  • v první fázi se reakční činidla smíchají při teplotě místnosti ( hydrolýza a polykondenzace probíhají současně, dokud není roztok homogenizován );
  • 2. etapa - gelovatění;
  • tepelné zpracování při 60 °C, aby se zabránilo praskání během sušení (gel se vyznačuje snížením pórovitosti a také výrazným zlepšením mechanické pevnosti);
  • 4. etapa - sušení k odstranění kapalné fáze z pórů při teplotě 120 °C až 140 °C;
  • v pátém stupni je vysušený gel stabilizován při vysokoteplotním tepelném zpracování - asi 700 °C [11] .

Mikrovlnná metoda spočívá v tom, že prekurzory jsou rozpuštěny v deionizované vodě a umístěny do ultrazvukové lázně k ozáření. V důsledku ozařování se získá prášek, který se následně suší a kalcinuje. Tato metoda trvá krátkou reakční dobu a lze ji použít k vytvoření jednofázových nanorozměrných prášků [30] .

V roce 2009 byla vyvinuta technologie výroby nanovláken z bioskla pomocí laserového „spinningu“. Malé množství suroviny se taví vysokoenergetickým laserem, aby se vytvořilo ultratenké vlákno, které se následně prodlužuje a chladí silným proudem plynu. Výhodou technologie je rychlost procesu, nanovlákna se tvoří během několika mikrosekund. Metoda umožňuje získat skleněná nanovlákna o průměru od desetin do setin mikronu. Hlavní nevýhodou laserového „spinningu“ je velká spotřeba energie během výrobního procesu [32] .

Vlastnosti

Hlavními požadavky na bioaktivní sklo je soulad s danou úrovní chemických, mechanických a biologických vlastností. Kompozice musí mít danou pevnost, odolnost proti praskání, odolnost proti opotřebení a odolnost proti únavě. Při integraci s tkáněmi k zajištění stimulace osteosyntézy a biokompatibility by neměly docházet k žádným reakcím imunitního systému [24] .

Chemické vlastnosti

Nepřítomnost koroze je hlavní výhodou a stálou vlastností bioskla. Dva hlavní parametry jsou regulovány složením a způsobem aplikace materiálu:

  • Schopnost interakce s cílovými částmi těla, eliminující nežádoucí chemické reakce s tkáněmi a intersticiálními tekutinami.
  • Schopnost rozpouštět se řízenou rychlostí v souladu s odhadovanou dobou stanovenou pro vytvoření nahrazované tkáně [24] .

Mechanická pevnost

Ukazatele mechanické pevnosti, včetně únavové pevnosti, a odolnosti proti trhlinám u biokeramiky , bioskel a biositalů jsou výrazně, 10-100krát nižší než u přirozené kostní tkáně. To omezuje možnost použití konstrukce z bioaktivního skla pro rekonstrukci orgánu s poškozenou kostní tkání. Biosklo, nikoli jako pomocný, ale jako hlavní materiál, se používá pouze pro kosti, které nenesou významnou fyziologickou zátěž [5] . Příkladem může být implantace elektrod k obnovení sluchu v případě poškození sluchového nervu nebo obnova kořenů zubů [24] . Biosklo se obvykle kombinuje s polymery a kovy. S určitou recepturou a technologií výroby lze získat bioaktivní sklo ve formě požadované porézní struktury se stanovenými velikostmi buněk a jejich orientací. Taková skla mohou sloužit jako výplň nebo povlak v absorbovatelných polymerech – materiálech navržených tak, aby se postupně rozpadaly a byly nahrazeny přirozenou tkání hostitele. Indexy elasticity získaných kompozitních materiálů odpovídají elastickým konstantám kosti [28] .

Pomalé ochlazování taveniny sklotvorných oxidů podle speciálních teplotních režimů umožňuje sklo částečně krystalizovat (v tomto případě nejčastěji vzniká metakřemičitan vápenatý  - wollastonit ) a získat směsné, sklokeramické materiály - biocetaly, které mají vyšší mechanické vlastnosti než brýle. Tepelná úprava bioskla snižuje obsah těkavého oxidu alkalického kovu a vysráží krystaly apatitu ve skleněné matrici. Výsledný sklokeramický materiál má vyšší mechanickou pevnost, ale nižší biologickou aktivitu [25] .

Biologická aktivita

Pojem "biologická aktivita" znamená schopnost syntetického materiálu aktivně interagovat s okolními tkáněmi s vytvořením přímého spojení s nimi. Při použití biologicky aktivního materiálu na bázi látek, které jsou zpočátku podobné svým chemickým a fázovým složením kostní tkáni nebo jsou schopné takové látky na svém povrchu tvořit v důsledku biomimetických procesů interakce s okolními tkáněmi a tělesnými tekutinami, je materiál vnímán tělo téměř jako vlastní tkáň [5] . Klíčovým prvkem, díky kterému je biosklo vysoce bioaktivní, je křemík . Hydrolýza bioskla v intersticiální tekutině vede k vytvoření tenké gelovité vrstvy kyseliny křemičité na povrchu implantátu. Záporně nabité hydroxylové skupiny povrchu vrstvy kyseliny křemičité přitahují ionty z okolního roztoku intersticiální tekutiny , povrchový náboj se stává kladným, poté se na povrchu ukládají ionty kyseliny fosforečné  - roste vrstva hydroxyapatitu. Výsledkem je, že přechodová vrstva mezi biosklem a kostí může mít tloušťku až 1 mm a být tak pevná, že dojde ke zlomenině na jakémkoli jiném místě, ale ne v zóně fúze [34] .

Bioaktivní sklo vytváří vazbu s kostní tkání mnohem rychleji než biokeramické materiály díky amorfismu. Libovolná amorfní síť se rozpouští a interaguje s intersticiální tekutinou mnohem rychleji než krystalická mřížka keramického materiálu. Díky tomu se hydroxyapatit tvoří rychleji než jiné materiály [28] .

Změnou složení biomateriálu je možné měnit bioaktivitu a vstřebatelnost bioskla v širokém rozsahu. Pokud je materiál bioaktivní, vzniká kostní tkáň, pokud je bioresorbovatelný, je materiál nahrazen kostní tkání [24] .

Aplikace

Biosklo na bázi Bioglass 45S5 se používá jako malé nebo málo zatěžované implantáty ve stomatologii a maxilofaciální chirurgii . Biosklo se používá ve stomatologii a ortopedii k výrobě zdravotnických materiálů, které stimulují obnovu a odstranění kostních defektů , k tvorbě zubních výplní a výrobě zubních past. Zařízení vyrobená s kompozitním složením 45S5 se nazývají implantáty Bioglass. S částečnou nebo úplnou krystalizací se nazývají biosklo-keramické implantáty [35] . Mezi nejúspěšnější komerční produkty patří bioskla: Cortoss, Rhakoss, NovaBone [7] .

Aplikace

Hlavní zdroje: [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [30]

Ve stomatologii

V ortopedii

  • K vyplnění kostních dutin po odstranění cyst , kostních nádorů , lokální osteoporózy .
  • Náhrada prvků odstraněné nebo poškozené kosti při operacích, úrazech.
  • Náhrada prvků obratlů při úrazech, osteoporóze.

V chirurgii

  • Pro hojení poranění a infekcí měkkých tkání.

V neurochirurgii

  • K náhradě prvků ztracené nebo poškozené lebeční kosti po operacích, úrazech.

V maxilofaciální chirurgii

Ve veterinární medicíně

Oblasti použití bioaktivních skel se stále rozšiřují [27] a aktivně se vyvíjejí nové produkty pro klinické použití [43] .

Protože mechanické vlastnosti bioskel jsou horší než mechanické vlastnosti kostní tkáně, neumožňuje to jejich použití pro výrobu implantátů nosných kostí. V tomto ohledu se skla používají k vytváření bioaktivních sklokeramických povlaků na bioinertních substrátech [44] . Ze stejného důvodu se od poloviny 90. let aktivně využívají sklokeramické povlaky v dentální implantologii. Povlaky lze nanášet na povrch libovolné složitosti smaltováním, depozicí ze systému sol–gel, plazmou, radiofrekvenčním nanášením, pulzním laserovým nanášením [45] nebo vypalováním pomocí skleněného pojiva a technologie kluzného nanášení. [46] .

Příklady použití biobrýlí

Chirurgové po dlouhou dobu používali biosklo v práškové formě k opravě kostních defektů tím, že jím vyplnili drobné trhlinky. Od roku 2010 se tento prášek stal hlavní složkou zubní pasty Sensodyne Repair and Protect. Jedná se o nejrozšířenější použití bioaktivního materiálu [15] .

Bioglass 8625 je sodnovápenaté sklo používané k utěsnění implantátů. Materiál má výrazný obsah železa, který díky vlastnosti pohlcovat infračervené záření umožňuje polymeraci materiálu pod světelným zdrojem. Nejběžnější použití Bioglass 8625 je v pouzdrech RFID transpondérů pro mikročipy lidí a zvířat [41] . Americký úřad pro potraviny a léčiva (FDA) schválil použití Bioglass 8625 u lidí v roce 1994, pouhé čtyři roky poté, co byl certifikován pro použití v mikročipování zvířat [47] .

Dermafuse je biosklo na bázi 13-93B3 a používá se v lékařství a veterinární medicíně. Složení působí ve formě nanovlákenných ubrousků pro dlouhodobé ošetření ran měkkých tkání. Lepidlo na jeho bázi se používá k rychlému ošetření drobných ran. Při kontaktu s tkáněmi se lepidlo změní z kapalného do pevného skupenství, během několika sekund zpolymerizuje a ránu uzavře [40] .

Biogran Bioglass je osteokonduktivní materiál používaný k léčbě parodontálních defektů. Velikost bioaktivních granulí se pohybuje v rozmezí 300-355 mikronů , v těle se zcela vstřebávají a rozpadají se v důsledku Krebsova cyklu . Kostní tkáň roste z granule na granuli a rychle vyplní defekt kostní tkání. Ke kompletní náhradě novou kostí dochází během 9–12 měsíců [48] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Medkov M. A., Grishchenko D. N. Patent RU 2 690 854 C1 "Metoda pro získání bioaktivního skla obsahujícího bor" . Federální státní rozpočtový ústav Vědecký ústav chemie, pobočka Dálného východu Ruské akademie věd (6. června 2019). Získáno 30. července 2019. Archivováno z originálu dne 30. července 2019.
  2. ↑ 1 2 3 Hench, LL Příběh společnosti Bioglass  //  Journal of Materials Science in Medicine. - 2006. - prosinec ( roč. 17 , č. 11 ). - str. 967-978 . - doi : 10.1007/s10856-006-0432-z . — PMID 17122907 .
  3. ↑ 1 2 Marina N. Richard. Bioaktivní chování boritanového skla  : [ eng. ] // Missouri University of Science and Technology. - 2000. - Březen. - S. 140. - Elektronické OCLC # 906031023.
  4. ↑ 1 2 Umělá chrupavková tkáň z bioskla . ENG News - Engineering News (13. května 2016). Získáno 31. července 2019. Archivováno z originálu dne 31. července 2019.
  5. ↑ 1 2 3 S.M. Barinov, V.S. Komlev. Biokeramika na bázi fosforečnanů vápenatých  : [ rus. ] . — VÚRA Ústav fyzikálních a chemických problémů keramických materiálů. - M  .: Nauka, 2005. - ISBN 5-02-033724-2 .
  6. ↑ Mark Medovník. Z čeho je to vyrobeno? Úžasné materiály, ze kterých je postavena moderní civilizace . - Litry, 2019. - ISBN 504011754X , 9785040117543.
  7. ↑ 1 2 Bartov M.S. Disertační práce "Nové biotechnologické přístupy k tvorbě osteoinduktivních materiálů na bázi proteinu rhBMP-2 získaného mikrobiologickou syntézou v escherichia coli" . Federální výzkumné centrum FSBI pro epidemiologii a mikrobiologii pojmenované po čestném akademikovi N.F. Gamalei (2015). Získáno 30. července 2019. Archivováno z originálu dne 30. července 2019.
  8. ↑ O Společnosti  . Společnost pro biomateriály. Získáno 31. července 2019. Archivováno z originálu dne 31. července 2019.
  9. ↑ Historie ESB  . Evropská společnost pro biomateriály . Získáno 24. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 24. srpna 2019.
  10. ↑ 1 2 3 4 Bekir KARASU, Ali Ozan YANAR, Alper KOÇAK, Özden KISACIK. Bioaktivní brýle  : [ eng. ] // El-Cezerî Journal of Science and Engineering. - 2017. - č. 3 (15. července). - S. 436-471. — ISSN 2148-3736 .
  11. ↑ 1 2 Elisa Fiume, Jacopo Barberi, Enrica Verné a Francesco Baino. Bioaktivní brýle: Od mateřského složení 45S5 k léčebným terapiím s podporou tkání // Journal of Functional Biomaterials. - 2018. - č. 24 (16. března). - doi : 10.3390/jfb9010024 .
  12. ↑ 1 2 3 Mona A. Ouis, Amr M. Abdelghany, Hatem A. ElBatal. Slinovací chování a vlastnosti bioskla modifikovaného HA-Al2O3Composite // Věda o slinování. - 2012. - Vydání. 44. - S. 141-149. - doi : 10.2298/SOS1203265W .
  13. ↑ 1 2 3 Byl vytvořen nanovlákenný materiál, který účinně hojí rány . Nano News Net (16. května 2011). Získáno 31. července 2019. Archivováno z originálu dne 31. července 2019.
  14. ↑ DermaFuse společnosti Mo-Sci Corporation: Úspěšné hojení ran pomocí  nanovláken z boritanového skla . The American Ceramic Society (28. dubna 2011). Získáno 31. července 2019. Archivováno z originálu dne 31. července 2019.
  15. ↑ 1 2 David Cox. Medicína budoucnosti: Jak Bioglass způsobí revoluci v chirurgii . BBC Future (7. srpna 2017). Získáno 31. července 2019. Archivováno z originálu dne 31. července 2019.
  16. ↑ Subrata Pal. Návrh umělých lidských kloubů a orgánů . - Springer Science & Business Media, 2013. - S. 68. - 419 s. — ISBN 146146255X , 9781461462552.
  17. ↑ Larry L. Hench. Genetický design bioaktivního  skla . ScienceDirect® . Journal of the European Ceramic Society // Ročník 29 (7. dubna 2009). doi : S095522190800441X . Získáno 4. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 4. srpna 2019.
  18. ↑ 1 2 José MF Ferreira, Avito Rebelo. Klíčové vlastnosti očekávané od dokonalého bioaktivního skla – jak daleko jsme ještě od ideálního složení?  : [ anglicky ] ] // Biomedical Journal of Scientific & Technical Research. - 2017. - 7. září. — ISSN 2574-1241 . - doi : 10.26717/BJSTR.2017.01.000335 .
  19. ↑ Medkov M. A., Grishchenko D. N., Kuryavy V. G., Slobodyuk A. B. Radiokontrastní bioaktivní skla obsahující wolfram: příprava a vlastnosti  = Ústav chemie FEB RAS // Glass and Ceramics. - 2018. - č. 8 (srpen). - S. 40-45. — ISSN 0131-9582 .
  20. ↑ Pelesh A.M., Isobello Yu.N., Anyaykina N.P., Zhigar V.V., Isobello N.M., Myalik O.A. Rentgenkontrastní sklo, Patent BY 13965 C1 2011/02/28 . Základ patentů Běloruska (28. února 2011). Získáno 7. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 7. srpna 2019.
  21. ↑ Mateus Trinconi Cunha, Maria Aparecida Murça, Stanley Nigro, Giselle Burlamaqui Klautau, Mauro José Costa. In vitro antibakteriální aktivita bioaktivního skla S53P4 na multirezistentní patogeny způsobující osteomyelitidu a protetické kloubní infekce  : [ eng. ] // BMC Infection Diseases. - 2018. - č. 18 (3. dubna). doi : 10.1186 / s12879-018-3069-x .
  22. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Příručka biomedicínského inženýrství, svazek 1 Archivováno 7. dubna 2022 ve Wayback Machine od Josepha D. Bronzina, Springer, 2000 ISBN 3-540-66351-7
  23. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Biomateriály a tkáňové inženýrství Archivováno 24. prosince 2016 na Wayback Machine od Donglu Shi p. 27, Springer, 2004 ISBN 3-540-22203-0
  24. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Nadějné anorganické materiály se speciálními funkcemi. - Využití bioskleněné keramiky - kurz přednášek . Chemická fakulta Moskevské státní univerzity. Staženo 31. července 2019. Archivováno z originálu 1. listopadu 2019.
  25. ↑ 1 2 Technické materiály pro biomedicínské aplikace Archivováno 28. května 2013 na Wayback Machine od Swee Hin Teoha, str. 6-21, World Scientific, 2004 ISBN 9812560610
  26. ↑ Afinogenov G.E. Ivantsová, T.M. Lysenok, L.N. Patent RU 2 103 013 C1 "Kompozice pro výplň kostních dutin" . RNIITO je. R.R. Wreden (27. ledna 1998). Získáno 5. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 5. srpna 2019.
  27. ↑ 1 2 Vidya Krishnan, T. Lakshmi. Biosklo: Nová biokompatibilní inovace // Journal of Advanced Pharmaceutical Technology & Research. - 2013. - č. 4. - S. 78-83. - doi : 10.4103/2231-4040.111523 .
  28. ↑ 1 2 3 4 5 Larry Hench, Julian Jones. Biomateriály, umělé orgány a tkáňové inženýrství / A. Lushnikova. - Litry, 2017. - ISBN 5457371395 , 9785457371392.
  29. ↑ S.F. Zabelin, Zh.Yu.Konovalova. Analýza technologií pro získávání biokeramiky pro implantáty Uchenye zapiski ZabGU. - 2016. - V. 11, č. 4 (15. dubna). - S. 85-90. - doi : 10.21209/2308-8761-2016-11-4-85-90 .
  30. ↑ 1 2 3 Yaser Dahman. Biomateriály Věda a technologie: Základy a vývoj . - CRC Press, 2019. - 258 s. — ISBN 0429878346 , 9780429878343.
  31. ↑ Larry L. Hench, Jon K. West. Proces sol-gel // Chemical Reviews. - 1990. - č. 1 (1. ledna). - S. 33-72. - doi : 10.1021/cr00099a003 .
  32. ↑ Sabu Thomas, Preetha Balakrishnan, MS Sreekala. Základní biomateriály: Keramika . — Woodhead Publishing Series in Biomaterials. - Woodhead Publishing, 2018. - S. 498. - ISBN 0081022042 , 9780081022047.
  33. ↑ Takamasa Onoki. Pórovitý apatitový povlak na různých kovových materiálech prostřednictvím nízkoteplotního zpracování  : [ eng. ] // Biomateriály Věda a inženýrství , IntechOpen. - 2011. - 15. září. - doi : 10.5772/24624 .
  34. ↑ V.I. Putljajev. Moderní keramické materiály  : Moskevská státní univerzita Lomonosova M.V. Lomonosov // Sorosův vzdělávací časopis. - 2004. - V. 8, č. 1. - S. 46.
  35. ↑ L. Hench, June Wilson, G. Merwin. Implantáty Bioglass™ pro otologii . Sborník příspěvků z prvního mezinárodního sympozia "Biomateriály v otologii", Leiden, Nizozemsko (21. dubna 1983). Získáno 31. července 2019. Archivováno z originálu dne 25. března 2020.
  36. ↑ Dubok V.A., Gaiko G.V., Brusko A.T., Kindrat V.V., Shinkaruk A.V. Moderní anorganické biomateriály pro kostní štěpování - způsoby a výsledky zlepšení // VISNIK Ukrajinské lékařské stomatologické akademie. - V. 7, č. 1-2. - S. 271-280.
  37. ↑ Sborník materiálů Všeruské vědecké konference mládeže. Aktuální otázky biomedicínského inženýrství // Saratovská státní technická univerzita pojmenovaná po Gagarinovi Yu.A. - 2013. - 20. května. — ISSN 978-5-9758-1489-0 .
  38. ↑ Grechukha A. M. Použití bioaktivního sklokeramického materiálu "Biositall-11" pro náhradu kostních defektů obličejového skeletu (experimentální klinická studie) // FGU "Central Research Institute of Dentistry". — 2009.
  39. ↑ Keramické a sklokeramické materiály pro lékařství . studwood.ru _ Staženo: 25. září 2019.
  40. ↑ 1 2 Dermafuse™ tkáňové lepidlo  3g . Millpledge Pharmaceuticals . Získáno 24. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 24. srpna 2019.
  41. ↑ 1 2 Skleněné kapsle RFID transpondéru  . SCHOTT AG. Získáno 30. července 2019. Archivováno z originálu dne 30. července 2019.
  42. ↑ Kostní materiál pro sinus lift: přehled literatury . Konektbiopharm "Stop resorpci" . Staženo: 2. října 2019.
  43. ↑ Yu, Inina. Lákavé biosklo. Může způsobit revoluci v chirurgii // Lékařské noviny (Digest). - 2017. - č. 63 (25. srpna). - S. 15.
  44. ↑ M.A. Medkov, D.N. Griščenko. Získávání bioaktivních materiálů pro lékařské účely // Chemický ústav pobočky Dálného východu Ruské akademie věd. - 2015. - S. 409.
  45. ↑ A. V. Yumashev, A. S. Utyuzh, A. O. Zekiy. Nanovrstvy v dentální implantologii . Inovativní centrum pro rozvoj vzdělávání a vědy (11. října 2017). Získáno 29. září 2019. Archivováno z originálu 29. září 2019.
  46. ↑ T.S. Petrovská. Fyzikální a chemické základy a technologie získávání biokompatibilních povlaků na titanových implantátech a regulace jejich biologických vlastností . - 2013. - 12. dubna.
  47. ↑ Ministerstvo pro primární průmysl. Hodnocení rizik bezpečnosti potravin pro použití značek PIT v programu označování SNA 1  : [ eng. ] // Zpráva o hodnocení rybolovu Nového Zélandu. - 2018. - č. 2 (leden). — ISSN 1179-5352 .
  48. ↑ Biomet, Inc. Biogran ® - Vstřebatelný syntetický materiál . Získáno 24. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 24. srpna 2019.