Forskere fremstiller kompositter, der kombinerer høj styrke og bioaktivitet inspireret af den kortikale knogle

Forskere har skabt stilladser med forbedret styrke ved at fremstille 20 vol% polydopamin-modificeret nanohydroxyapatit (pDA-nHA), med en karakteristisk lamelstruktur. Disse stilladser blev derefter nedsænket i et polyetherketonketon (PEKK) syntesesystem til forstærkning, hvilket tilbyder en innovativ tilgang til både at øge materialets mekaniske robusthed og øge PEKKs bioaktivitet.

Nanohydroxyapatit (nHA), den primære uorganiske komponent i knogle, der er meget brugt i knoglevævsteknik, lider af dårlige mekaniske egenskaber, når det bruges alene. Omvendt kæmper polyetherketonketon (PEKK), en højtydende polymer, der er godkendt af US Food and Drug Administration (FDA) og bruges i tandpleje og biomaterialevidenskab, med bioinerti, hvilket påvirker dets osteogenese-applikationer.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Supramolecular Materials , introducerede forskere fra Sichuan University, Kina, pDA-nHA/PEKK-kompositter, der kombinerer høj styrke og bioaktivitet.

"Den optimale kombination af nHA og PEKK kan opnå højere mekanisk egenskab og bioaktivitet," siger hovedforfatter Zhongyi Wang. "Alligevel resulterer konventionelle smelteblandingsteknikker ofte i svækket styrke på grund af agglomerering af nanopartikler og manglen på kemiske bindinger mellem de uorganiske og organiske bestanddele."

Til det formål hentede holdet inspiration fra strukturen af ​​kortikal knogle. Ved at anvende frysestøbningsteknologi efterlignede forskerne knoglens hierarkiske struktur, som er kendt for sin exceptionelle stivhed og sejhed. Denne teknik tillod dem at producere komplekse hierarkiske materialer.

Den nye tilgang, karakteriseret ved in-situ polymerisation af PEKK, resulterede i udviklingen af ​​pDA-nHA stilladser med forbedrede osteo-induktive evner og suppleret mekanisk styrke gennem PEKK.

Tilsvarende Haiyang Yu fremhævede denne udvikling som et fremskridt inden for supramolekylære materialer, der overgår de nuværende metoders styrkeevner. Yu håber, at deres tilgang til hierarkisk arkitektur og in-situ polymerisering vil inspirere til yderligere videnskabelige opdagelser.

Flere oplysninger: Zhongyi Wang et al., Fremstilling af de polyetherketonketon-forstærkede nano-hydroxyapatit-kompositter inspireret af den kortikale knogle, Supramolecular Materials (2024). DOI:10.1016/j.supmat.2023.100062

Leveret af KeAi Communications Co.