Bioaktiivinen tukirakenne litteiden luiden kudosteknologiaan

Abstract

Työn tavoitteena oli kehittää litteiden luiden, esimerkiksi kallon, luun puutosalueelle sijoitettava implanttimateriaali, bioaktiivinen lasikuitumatto. Kehitettyä implanttia voitaisiin käyttää biohajoavana tukirakenteena ja solujen sekä bioaktiivisten aineiden kiinnittymisalustana luun kudosteknologiasovelluksissa. Kudosteknologian avulla voidaan sopivissa olosuhteissa kasvattaa uutta kudosta puutosalueelle esimerkiksi biohajoavan tukirakenteen ja kohdekudoksen solujen tai kantasolujen avulla.- Kuitumatto tehtiin bioaktiivisesta lasista (lasi 13-93) sulakehräämällä valmistetuista kuiduista, jotka katkottiin ja prosessoitiin air-laid-menetelmällä katkokuitumatoksi. Osa kuiduista pintakäsiteltiin kehruuvaiheessa natriumoleaatilla. Maton kuidut sidottiin toisiinsa maleiinihappoon liuotetulla luonnonpolysakkaridilla, kitosaanilla. Työn tavoitteena oli löytää kitosaanin applikointiin menetelmä, jolla sen määrä ja jakautuminen matossa olisi optimaalista kuitumaton mekaanisten ominaisuuksien ja osteokonduktiivisuuden kannalta. Applikoinnissa käytettiin apuna sekä biichnersuppiloa että mekaanista ravistelijaa. Kitosaanin jakautumista matossa seurattiin epifluoresenssimikroskoopin avulla ja havaittiin ravistelijan soveltuvan paremmin applikointiin. Kitosaanin määräksi matossa valittiin epifluoresenssimikroskopiatarkastelujen ja mekaanisten testien perusteella 5 p-%.- Optimaalisen applikointimenetelmän löydyttyä tehtiin sekä pintakäsitellyistä että käsittelemättömistä kuiduista valmistetuille matoille in vitro-testit Tris-puskuriliuoksessa. Hydrolyysin edetessä tutkittiin näytteiden mekaanisten ominaisuuksien, massan, huokoisuusasteen ja huokoskoon muuttumista sekä mitattiin ionien vapautumista hydrolyysiliuokseen. Näytteitä tarkasteltiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla (SEM), jonka avulla tehtiin myös alkuaineanalyysi (EDXA) kuitujen poikkileikkauspinnoista.- EDXA ja liuosanalyysit osoittivat kuitujen resorboituvan nopeasti, jolloin myös mekaaniset ominaisuudet heikkenivät. Kuitujen pintakäsittelyn havaittiin hieman pienentävän maton vetolujuutta koko hydrolyysin ajan, mutta parantavan repäisylujuutta. Mekaanisten testien näytteet kestivät testauskelpoisina 6 viikkoa. Pintakäsittelyn havaittiin pienentävän merkittävästi näytteiden massahäviötä. Massahäviö muodostui osaksi näytteistä irtoilevista partikkeleista ja osaksi liukenevista ioneista, joita käsittelemättömistä liukeni enemmän. Molempien näytteiden huokoisuusaste ja huokoskoko säilyivät hydrolyysin ajan sopivina luun kudosteknologiasovelluksiin. SEM-tarkastelussa ja EDXA-analyysissä havaittiin molempiin näytteisiin muodostuneen kolmen vuorokauden kuluessa muista ioneista köyhtynyt Si02-kerros, jonka päälle oli saostunut kalsiumfosfaattia mikä on osoitus bioaktiivisuudesta. Hydrolyysin edetessä pintakäsittelemättömissä kuiduissa piirikas kerros paksuuntui ja kuuden viikon kuluttua näytteistä löytyi kuituja, jossa oli jäljellä vain Si02-matriisi jonka pinnalla oli ohut kalsiumfosfaattikerros. Pintakäsittelyn havaittiin hidastavan Si02-kerroksen paksuuntumista. /Kir10