Studie polymerních hydrogelových scaffoldů plněných vápníkem pro regeneraci kostní tkáně

Abstract

Léčba nežádoucích zlomenin se potýká s celou řadou problémů jako jsou infekce či další následné vynucené chirurgické zákroky. Pro řešení těchto případů se s výhodou dají použít polymerní scaffoldy, které dokáží vylepšit regeneraci kostní tkáně. Polymerní scaffoldy mají totiž vynikající biokompatibilitu, vhodné mechanické vlastnosti a jsou dobře odbouratelné v tkáni. Tato práce se zabývá přípravou a charakterizací nových polymerních hydrogelových scaffoldů na bázi bakteriální celulózy (BC) plněné vápníkem, jejichž úkolem je zvýšit regeneraci poškozené kostní tkáně. Byly připraveny scaffoldové kompozice na bázi BC a syntetických polymerů polyvinylpyrrolidonu (PVP) a polyethynglykolu (PEG) ve dvou kombinacích. V prvním případě byly použity hydrogelové scaffoldy na bázi BC plněné/vyztužené fosfátem vápenatým (CaP), kde CaP byl ve formě beta-tri-fosfosfátu vápenatého ("beta"-TCP) a hydroxyapatitu (HA) v různých koncentracích. Druhou kombinaci tvořily hydrogelové scaffoldy na bázi BC plněné fosfátem vápenatým/uhličitanem vápenatým, které byly připraveny in vitro biomineralizací hydrogelového scaffoldu na bázi BC plněné CaP. Strukturální vlastnosti (fyzikálně-chemické, morfologické, mechanické a viskoelastické) naznačují, že scaffoldy plněné CaP mají značnou schopnost bobtnání, mají vhodnou pórovitost, a další mechanické a viskoelastické vlastnosti. Kromě toho výsledky testů funkčních vlastností, zahrnující biokompatibilitu, životaschopnost buněk, interakci buněk a biomateriálů (prostřednictvím studie SEM) a expresi kostních markerů (pomocí ALP analýzy) ukázaly lepší účinnost při regeneraci kostní tkáně. Na základě zjištěných poznatků lze hydrogelové scaffoldy na bázi BC vyztužené CaP (BC-PVP-"beta"-TCP / HA_20: 80 a BC-PVP-"beta"-TCP / HA_50: 50) doporučit k další analýze (např. Studiem in vivo) a případně použít navržený scaffold pro regeneraci měkkých (spongiózních) kostí.