Dobijanje biokompozitnih skafolda na bazi multidopiranog kalcijum-hidroksiapatita i biorazgradivog polimera primenom 3D štampe

Apstrakt

 Uvod: Usled nedostataka koštanih graftova, razvijeno jeinženjerstvo koštanog tkiva, koje podrazumeva primenu skafolda –  privremenog 3D nosača ćelija. Kalcijum-hidroksiapatit (HAP) se koristi kao biomaterijal za skafolde zbog svoje sličnosti sa biološkim apatitom. Kristalna struktura HAP-a omogućava supstituciju jona stroncijuma, magnezijuma, cinka i bakra, koji poboljšavaju angiogenezu, proliferaciju i osteogenu diferencijaciju ćelija uz antimikrobno dejstvo. Međutim, 
krtost keramičkih materijala onemogućava njihovu primenu na mestima većeg opterećenja, pa je poželjno razviti biokompozitne materijale koji simuliraju koštano tkivo.

 Cilj: Cilj ovog istraživanja je razvoj biokompozitnih skafolda na bazi multidopiranog HAP-a i biorazgradivog fotoumrežavajućeg polimera polietilen glikol diakrilata (PEGDA) pomoću 3D štampe na bazi mask-stereolitografije (mSLA). 

Materijal i metode:  Prah hidroksiapatita je dopiran tokom hidrotermalne sinteze sa 2 mol.% Sr, 3 mol.% Mg, 0,4 mol.% Zn i 0,4 mol.% Cu. Morfologija, elementi i fazni sastav čestica su određeni pomoću SEM, EDS i XRD analize. Biokompozitni skafoldi su dobijeni umešavanjem različitih udela multidopiranog HAP-a (0 mas.%, 5 mas.% i 10 mas.%) u mastilo na bazi PEGDA i 3D štampani, nakon čega su poređene struktura i pritisna čvrstoća dobijenih skafolda.

 Rezultati: Biokompozitni 3D štampani skafoldi na bazi HAP i PEGDA su uspešno dobijeni metodom mSLA. Skafoldi sa 5% HAP su pokazali poboljšana mehanička svojstva, dok je 10% HAP prouzrokovalo prevelik stepen umreženja i pogoršana  mehanička svojstava.

 Zaključak: Metoda mSLA je pogodna za sintezu biokompozitnih skafolda i buduća ispitivanja će se baviti pronalaženjem drugih polimernih matrica kako bi se omogućila inkorporacija veće količine čestica HAP.