Valutazione dei nanocompositi di ossido di grafene con gelatina-idrossiapatite stampati in 3D
Poiché la rigenerazione ossea continua a essere una fonte di enorme potenziale e sfida nell’ingegneria dei tessuti, gli scienziati di tutto il mondo stanno sperimentando una vasta gamma di tecniche e materiali. Nella ” Valutazione fisica dei nanocompositi di ossido di grafene ridotti con gelatina-idrossiapatite stampati in 3D come impalcatura di ingegneria del tessuto osseo”, i ricercatori internazionali continuano a lavorare sul miglioramento delle strutture biocompatibili, in definitiva per una migliore sostenibilità delle cellule.
A causa della biocompatibilità del grafene, negli ultimi anni è stato utilizzato in molte applicazioni mediche, come la consegna di farmaci, l’ortopedia e la bioimaging. Crescente in popolarità crescente per l’uso con la sostituzione ossea, il grafene è stato utilizzato anche con idrossiapatite (HA) e impianti. Combinando i due materiali, l’HA diventa più forte.
L’HA e il grafene sono stati entrambi usati anche per rinforzare la gelatina, migliorando le proprietà meccaniche e biologiche e, alla fine, producendo un materiale con stampabilità superiore, che consente agli utenti di fabbricare geometrie complesse utilizzando sia fogli di HA che di grafene.
Per questo studio, sono stati preparati gel campione per la stampa 3D, con la creazione dei seguenti scaffold:
Gelatina pura
Gelatina-HA
Gelatina-HA-RGO
“Gli idrogel sono stati messi in un forno (65 ° C) e agitati per 12 ore. La temperatura del letto di lavoro era di -10 ° C e il cilindro di riscaldamento fissato alla stampante 3D era impostato su 40 ° C. Per estrudere gli idrogel veniva usata una punta dell’ago di 200 micron che si muoveva a una velocità di 30 mm s -1 . La miscela della soluzione è stata posata variando le pressioni dell’aria. I ponteggi stampati sono stati successivamente messi in un liofilizzatore (- 60 ° C) per 72 ore [35]. I ponteggi sono stati stampati in dimensioni 3 cm x 3 cm e cerchiati con un punzone “, hanno affermato i ricercatori.
I fogli di grafene sono stati interconnessi, formando una struttura 3D, con picchi di grafene coperti da picchi di HA. I campioni seguenti erano un’impalcatura di gelatina pura, una struttura molecolare di gelatina e un’immagine di un’impalcatura di gelatina pura. I pori erano sferici e misurati sotto i 30 micrometri. Altri campioni consistevano in strutture con porosità chiuse, un tipo che misurava 300 micrometri e l’altro a 30 micrometri.
L’impalcatura di gelatina-HA ha mostrato pori non sferici che sono stati allungati a causa di particelle di HA. Le bolle erano visibili, con un diametro di 200 micrometri.
“Le particelle di HA migliorano l’accuratezza dei pori progettati. È probabile che le particelle di HA influenzino la reologia dei gel e, con la stabilità di tutti i fattori della stampante 3D, la precisione della struttura dell’impalcatura è migliorata ”, hanno affermato i ricercatori.
Nell’impalcatura di gelatina-HA-rGO, i pori erano più piccoli dei campioni precedenti e anche sferici. Il gel è stato “alterato” a causa della composizione dei fogli di grafene, portando a porosità sferiche. Inoltre, combinando HA, rGO e gelatina, i ricercatori hanno notato che gli agenti rimasti erano legati alla gelatina, lasciando HA e grafene “coerenti”. Ciò ha comportato nel complesso una “interconnessione a tre vie” tra le fasi, con proprietà meccaniche migliorate.
Infine, i ricercatori hanno notato il cracking causato dalla flessione dei ponteggi.
“Come risultato della flessione delle impalcature, le crepe create nell’impalcatura di gelatina-HA crescono in modo tale che le crepe risultanti siano più piccole delle crepe create nell’impalcatura di gelatina pura e vengano spostate nell’angolo dell’impalcatura. Questi cambiamenti nella forma delle crepe sono evidenti anche nel caso dell’impalcatura di gelatina-HA-rGO, che è più piccola e più inclinata verso l’angolo rispetto ad altre impalcature “, hanno concluso i ricercatori.” Questi risultati indicano che la presenza di grafene e HA ha aumentato la resistenza alla flessione dei ponteggi.
“I risultati di questo studio hanno mostrato che l’aggiunta di grafene e HA alla gelatina ha cambiato la reologia, ha ridotto le dimensioni dei pori e aumentato l’accuratezza dei pori progettati. L’aggiunta di HA e grafene ha anche aumentato la resistenza alla flessione e ha cambiato la forma delle crepe risultanti. I risultati di questo studio saranno utili per la progettazione di scaffold per l’ingegneria dei tessuti “.