Bioszkła nowej generacji - wpływ parametrów materiałowych na bioaktywność

Abstract

Using sol-gel method biomaterials from system $SiO_{2}CaO-P_{2}O_{5}$ were obtained in form o granules, layers and porous sinters. Their structure and phase composition were tested and described in details. Other tests were conducted to answer the question how chemical and phase composition influence bioactivity of the obtained materials and how they behave in in vitro and in vivo conditions. The evaluation of bioactive properties was mainly conducted in simulated body fluid. Selected, representative materials were biologically verified. In vitro and in vivo cellular response was checked or in vivo test with animals in cooperating medical centers were conducted. The results prove good biocompatibility of all obtained materials. The granules of highest $CaO$ content were more resorbable, bone rebuilding process using S2 granules was evaluated higher than the process with the presence of allogene bone implants. The proves of good connection with bone tissue and build in of implants gave test of implanted porous materials to rabbit bones. It has also been proved that tested materials induce the growth and differentiation of human bone marrow cells and promote the cells to produce substance identified as hydroxyapatite. Metodą zol-żel otrzymano biomateriały z układu $SiO_{2}CaO-P_{2}O_{5}$ w formie granul, warstw oraz porowatych spieków. Ich struktura oraz skład fazowy zostały szczegółowo zbadane i opisane. Następnie przeprowadzono badania w celu określenia jak skład chemiczny i fazowy wytworzonych biomateriałów wpływa na bioaktywność oraz jakie jest zachowanie tych materiałów w warunkach in vitro i in vivo. Podstawą oceny cech bioaktywnych otrzymanych materiałów był test in vitro w symulowanym osoczu. Dla wybranych, reprezentatywnych materiałów przeprowadzono również ich weryfikację biologiczną. Wykonano badania in vitro i in vivo odpowiedzi komórkowych i tkankowych, bądź też, wraz ze współpracującymi jednostkami medycznymi badania in vivo na zwierzętach doświadczalnych. Uzyskane wyniki świadczą o dobrej biozgodności wszystkich otrzymanych materiałów. Granule o najwyższej zawartości $CaO$ okazały się przy tym w dużym stopniu resorbowalne natomiast proces odbudowy kości przy zastosowaniu granul S2 został oceniony wyżej niż w obecności wszczepów kostnych allogennych. Dowody trwałego połączenia z tkanką kostną i wbudowania się implantu dostarczyły wyniki badań wszczepów spieków porowatych do kości królików. Wykazano również, że testowane materiały indukują wzrost i różnicowanie ludzkich komórek szpiku kostnego, ponadto promują komórki do wytwarzania substancji identyfikowalnej jako hydroksyapatyt.