Synthese von Graphen-Hydroxylapatit-Nanokompositen für den potenziellen Einsatz im Knochengewebe-Engineering

Diese Arbeit erklärt die Strategie zur Herstellung neuartiger Verbundwerkstoffe aus Nano-Hydroxylapatit- und Graphen-Nanobändern mit entgegengesetzten Ausrichtungen. Diese Biomaterialien sind für die Entwicklung von Knochengewebe-Engineering-Gerüsten von Bedeutung. Dies ist eine einfache Eintopfsynthese.

Es ist eine schnelle, effektive und wirtschaftliche Methode. Diese Arbeit ist äußerst relevant im Zusammenhang mit der Behandlung von Knochenverletzungen und damit verbundenen Beschwerden, bei denen mehr Knochengeweberegeneration eine schnelle Heilung fördert. Synthetisieren Sie zunächst die unberührten Nanopartikel von Hydroxylapatit mit 50 Millilitern der Reaktionsmischung.

Fügen Sie tropfenweise 25% Ammoniumhydroxid hinzu, um einen pH-Wert von etwa 10 aufrechtzuerhalten. Danach rühren Sie das Reaktionsgemisch 30 Minuten lang durch Ultraschallbestrahlung. Lassen Sie die resultierende Lösung 120 Stunden bei Raumtemperatur reifen, bis sich der weiße Niederschlag von Nanopartikeln aus Hydroxylapatit absetzt.

Die Nanopartikel von Hydroxylapatit werden durch Zentrifugation bei 1.398 x g für fünf Minuten bei Raumtemperatur zurückgewonnen. Waschen Sie den Niederschlag dreimal mit entionisiertem Wasser. Um das nHAP / GNR-Nanokomposit herzustellen, verwenden Sie eine Kofunktionalisierungsstrategie, beginnen Sie mit dem Auflösen von fünf Milligramm Graphen-Nanobändern in einer Mischung aus einem molaren Calciumnitrattetrahydrat und 0,67 molaren Diammoniumhydrogenphosphat zu einem Endvolumen von 50 Millilitern.

Während dieser Reaktion fügen Sie 25% Ammoniumhydroxid tropfenweise hinzu, um den pH-Wert bei etwa 10 zu halten. Rühren Sie die resultierende Mischung durch Ultraschall für 30 Minuten. Lassen Sie die Lösung nach Abschluss der Reaktion 120 Stunden lang bei Raumtemperatur bis zur Reifung ungestört.

Beobachten Sie die Bildung eines gallertartigen Niederschlags von Nanopartikeln aus Hydroxylapatit, der die Graphin-Nanobänder bedeckt, woraufhin sich ein weißer Niederschlag von nHAP / GNR absetzt. Waschen Sie den Niederschlag dreimal durch Zentrifugation bei 1.398 x g für fünf Minuten bei Raumtemperatur, gefolgt von Redispergierung in deionisiertem Wasser. Um GNR / nHAP-Nanokomposite zu synthetisieren, suspendieren Sie kommerziell erhältliche Nanopartikel von Hydroxylapatit in einer Konzentration von fünf Milligramm pro Milliliter in 50 Milliliter deionisiertem Wasser, ergänzt durch fünf Milligramm Graphin-Nanobänder.

Rühren Sie die resultierende Mischung 30 Minuten lang durch Ultraschall und lassen Sie die Mischung danach 120 Stunden lang bei Raumtemperatur ungestört. Nach der Reifung wird der weiße Niederschlag des resultierenden GNR/nHAP durch Zentrifugation bei 1.398 x g fünf Minuten lang bei Raumtemperatur zurückgewonnen. Waschen Sie die Probe dreimal mit entionisiertem Wasser.

Die HRTEM-Analyse von nHAP/GNR-Nanokompositen zeigte nHAP-Pflaster zwischen 150 und 250 Nanometern Länge und Breite. Die Elementarkartierung bestätigte, dass die intermediären Knotenflecken auf den GNRs aufgrund des Vorhandenseins von elementarem Kalzium und Phosphor tatsächlich nHAP waren. In GNR/nHAP-Nanokompositen bildete die GNR dünne Filme auf der Oberfläche der sphärischen nHAP-Nanopartikel.

Die EDS-Analyse zeigte einen deutlichen Anstieg des Kohlenstoffgehalts aufgrund von GNRs, während die für Kalzium und Phosphor spezifischen Spitzen auf nHAP zurückzuführen waren. Der deutliche Anstieg des Kohlenstoffgehalts im nHAP/GNR-Spektrum ist auf die Mehrzahl der GNRs zurückzuführen, auf denen nur kleine Flecken frisch synthetisierter nHAP beobachtet wurden. Die XRD-Analyse bestätigte die hexagonale Kristallstruktur der nHAP-starken Peaks, die den Ebenen 002, 102, 211, 300, 202, 310, 113, 222 bzw. 213 entsprechen, und bestätigte die Reinheit der as-synthetisierten nHAP.

Die TGA-Analyse zeigte eine stetige Abnahme der Masse nach 200 Grad Celsius bis zu 500 Grad Celsius aufgrund der Kristallisation von nHAP. Eine weitere Erwärmung führte zum Zerfall der Komplexe. Es wurde festgestellt, dass der Verlust aufgrund des Vorhandenseins von GNRs zwischen 0,5 und 0,98% in GNR/nHAP und nHAP/GNR lag.

Die Reihenfolge der Zugabe von Reagenzien und Reaktionsbedingungen sind am kritischsten, um die gewünschte umgekehrte Orientierung der Nanokomposite zu erhalten. Zelllinienbasierte Studien können durchgeführt werden, um das Potenzial der Nanokomposite zur Förderung der Osteogenese zu überprüfen. Dies wird ein neues Gebiet der orientierungsvermittelten Modulation der zellulären Reaktion für das Tissue Engineering eröffnen.