نانوساختارهای تیتانیومی برای کاربردهای زیست پزشکی

تاریخ انتشار: شنبه 04 بهمن 1393 | امتیاز: Article Rating

تیتانیم و آلیاژهای تیتانیم ترکیبی منحصر به فرد از قدرت و سازگاری نسجی را ارائه می کنند که استفاده از آنها را در کاربردهای پزشکی ممکن ساخته و موجب استفاده گسترده آنها به عنوان مواد ایمپلنت در 50 سال گذشته شده است. در حال حاضر، تحقیقات زیادی به منظور تعیین توپوگرافی بهینه سطح برای استفاده درکاربردهای زیستی و در نتیجه تاکید بر فناوری نانو برای کاربردهای زیست پزشکی انجام شده است. اخیرا نشان داده شده است که ایمپلنت های تیتانیوم با توپوگرافی خشن سطحی و فاقد انرژی سبب افزایش چسبندگی و بلوغ استئوبلاست ها و پس از آن تشکیل استخوان می شود. علاوه براین، چسبندگی سلول های مختلف به سطح ایمپلنت تیتانیوم توسط ویژگی های سطحی تیتانیوم: یعنی توپوگرافی، توزیع بارو شیمی تحت تاثیر قرارمی گیرد. این مقاله مروری بر نانوتوپوگرافی ویژه تیتانیوم ، نانولوله های دی اکسید تیتانیوم ((TiO2، استفاده از روش ساده آندسازی الکتروشیمیایی بستر فلزی و فرآیندهای دیگرمانند الگوی هیدروترمال یا سل-ژل تمرکز کرده است. یکی از مزایای کلیدی استفاده از نانولوله های TiO2 در تعاملات سلولی این واقعیت است که مورفولوژی نانولوله TiO2   با چسبندگی سلولی، گسترش، رشد و تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی در ارتباط است که نشان داده شده است حداکثر القا در نانولوله های با قطر کوچکتر (15 نانومتر) است ، اما در لوله های با قطر بزرگتر (100 نانومتر) مهار صورت گرفته و منجر به مرگ سلولی و آپوپتوز می شود. تحقیقات از اهمیت نانوتوپوگرافی (قطر نانولوله  TiO2) درچسبندگی و رشد سلول حمایت کرده و نشان می دهد که مکانیک های تشکیل چسبندگی کانونی درمیان انواع مختلف سلول ها مشابه هستند. به این ترتیب، بررسی حاضر بر روی شاید دیدنی ترین و شگفت انگیزترین ساختارهای یک بعدی و کاربردهای پزشکی منحصر به فرد آنها برای افزایش یکپارچگی استخوانی، تعامل پروتئینی و خواص ضد باکتریای تمرکز خواهد کرد.

Nanotechnology. 2015 Jan 22;26(6):062002. [Epub ahead of print]

Titanium nanostructures for biomedical applications.

Kulkarni M1Mazare AGongadze EPerutkova ŠKralj-Iglič VMilošev ISchmuki PA IgličMozetič M.

 

Abstract

Titanium and titanium alloys exhibit a unique combination of strength and biocompatibility, which enables their use in medical applications and accounts for their extensive use as implant materials in the last 50 years. Currently, a large amount of research is being carried out in order to determine the optimal surface topography for use in bioapplications, and thus the emphasis is on nanotechnology for biomedical applications. It was recently shown that titanium implants with rough surface topography and free energy increase osteoblast adhesion, maturation and subsequent bone formation. Furthermore, the adhesion of different cell lines to the surface of titanium implants is influenced by the surface characteristics of titanium; namely topography, charge distribution and chemistry. The present review article focuses on the specific nanotopography of titanium, i.e. titanium dioxide (TiO2) nanotubes, using a simple electrochemical anodisation method of the metallic substrate and other processes such as the hydrothermal or sol-gel template. One key advantage of using TiO2 nanotubes in cell interactions is based on the fact that TiO2 nanotube morphology is correlated with cell adhesion, spreading, growth and differentiation of mesenchymal stem cells, which were shown to be maximally induced on smaller diameter nanotubes (15 nm), but hindered on larger diameter (100 nm) tubes, leading to cell death and apoptosis. Research has supported the significance of nanotopography (TiO2 nanotube diameter) in cell adhesion and cell growth, and suggests that the mechanics of focal adhesion formation are similar among different cell types. As such, the present review will focus on perhaps the most spectacular and surprising one-dimensional structures and their unique biomedical applications for increased osseointegration, protein interaction and antibacterial properties.

PMID: 25611515
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان