Wetenschap
Wetenschappers vervaardigen composieten die hoge sterkte en bioactiviteit combineren, geïnspireerd op het corticale bot
Onderzoekers hebben steigers met verbeterde sterkte gecreëerd door 20 vol% polydopamine-gemodificeerde nano-hydroxyapatiet (pDA-nHA) te vervaardigen, met een kenmerkende lamellaire structuur. Deze steigers werden vervolgens ter versterking ondergedompeld in een polyetherketonketon (PEKK)-synthesesysteem, wat een innovatieve aanpak bood om zowel de mechanische robuustheid van het materiaal te vergroten als de bioactiviteit van PEKK te verbeteren.
Nanohydroxyapatiet (nHA), de belangrijkste anorganische component van bot die op grote schaal wordt gebruikt bij de botweefselmanipulatie, lijdt aan slechte mechanische eigenschappen als het op zichzelf wordt gebruikt. Omgekeerd kampt polyetherketonketon (PEKK), een hoogwaardig polymeer dat is goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) en wordt gebruikt in de tandheelkunde en de biomateriaalwetenschap, met bio-inertie, wat de osteogenese-toepassingen beïnvloedt.
Dat blijkt uit een studie gepubliceerd in het tijdschrift Supramolecular Materials , introduceerden onderzoekers van de Sichuan Universiteit, China, pDA-nHA/PEKK-composieten die hoge sterkte en bioactiviteit combineren.
"De optimale combinatie van nHA en PEKK kan hogere mechanische eigenschappen en bioactiviteit bereiken", zegt hoofdauteur Zhongyi Wang. "Desalniettemin resulteren conventionele smeltmengtechnieken vaak in een verzwakte sterkte als gevolg van agglomeratie van nanodeeltjes en het ontbreken van chemische bindingen tussen de anorganische en organische bestanddelen."
Daartoe liet het team zich inspireren door de structuur van corticaal bot. Door gebruik te maken van vriesgiettechnologie bootsten de onderzoekers de hiërarchische structuur van het bot na, die bekend staat om zijn uitzonderlijke stijfheid en taaiheid. Met deze techniek konden ze complexe hiërarchische materialen produceren.
De nieuwe aanpak, gekenmerkt door de in-situ polymerisatie van PEKK, resulteerde in de ontwikkeling van pDA-nHA-scaffolds met verbeterde osteo-inductieve vermogens en aangevulde mechanische sterkte via PEKK.
De corresponderende Haiyang Yu benadrukte deze ontwikkeling als een vooruitgang in supramoleculaire materialen, die de sterktemogelijkheden van de huidige methoden overtreft. Yu hoopt dat hun benadering van hiërarchische architectuur en in-situ polymerisatie verdere wetenschappelijke ontdekkingen zal inspireren.