从乌贼骨合成Nanohydroxyapatite (乌贼sp)使用铣削方法

文摘

从乌贼骨的合成nanohydroxyapatite (乌贼sp)已经完成用高能研磨(哼哼)及其表征体外骨修复。本研究旨在确定铣削过程的影响的微观性质和力学性能nano-HA通过XRD, TEM,抗压强度测试。本研究中使用的羟基磷灰石(HA)由CaCO 1米₃霰石的提取从墨鱼片层骨(乌贼NH sp)和0.6米₄H₂阿宝₄在200°C,热水地处理12 h,然后烧结在900°C 1 h。铣削参数包括研磨时间的变化,即。、3 h、6 h, h和9 350转的转速。磨时间的增加会减少HA颗粒大小。这是显示结果的TEM在磨时间9 h和最小的大小65海里。细胞生存能力测试的结果表明,并非所有的样品都是有毒的细胞生存能力值> 80%。9 h是一个最佳的研磨时间条件下抗压强度为4.35952 MPa,可以应用于松质骨。

1。介绍

羟磷灰石(HA)是最大的组件(70%)骨矿物质的总量的阶段。HA包含钙和磷比例与自然骨是1.67。HA与化学式(Ca₁₀(PO₄)₆(哦)₂)是一种最有效的骨修复材料在骨科领域的骨修复部分受损的事故或疾病(1]。除了耐腐蚀,HA也是生物活性也意味着它可以形成一个接口之间的连接材料与人体组织和两个骨头。哈是一个可以使材料的生物相容性,不与其他身体部位和反应可以合并在一起。它的功能是非常多样化的;即。,it can serve as a bone filler, as a porous scaffold, or as a material coating prosthesis [2- - - - - -8]。

乌贼骨制成的合成的HA已经通过水热法,其次是烧结过程(3,9- - - - - -12]。背和薄片的部分乌贼sp.分离和加热在350°C 3 h。XRD结果表明,霰石CaCO₃内容源自成为方解石CaCO背部分₃。因此,合成羟磷灰石的薄片部分使用乌贼霰石CaCO sp。₃改变很容易,添加NH后转化为羟磷灰石₄H₂阿宝₄通过水热法在200°C(24小时12]。最好的结果与晶体结构显示,粮食形态、毒性、和抗压强度发生在水热过程中在200°C 12 h,其次是烧结过程在900°C的1 h。然而,HA粒子生成的大小仍在微命令(3]。

纳米级粒子可以加速osteoconduction和osteointegration过程在骨骼组织。纳米粒子的表面原子所占比例会更好(13]。压实是纳米材料时,材料的结构将比小型化材料更紧凑。通过铣削方法合成nano-HA完成转速为530 rpm和时间的变化2 h - 40 h [14]。获得的结果表明,纳米HA具有良好的特性和适用性与骨磷灰石已经产生了超过12 h。对纳米HA的研磨时间的增加而增加。

使用高能铣铣削技术(哼哼)是一种破坏性技术,使样品的面积变得更广泛,伴随着研磨球之间的碰撞能量和旋转瓶壁,这样得到的样品的颗粒大小是小。铣削参数影响铣削过程包括铣削工具的类型,球和样品之间的比率,球的大小和类型的材料,磨时间,铣削速度、铣削温度、样本类型、初始材料尺寸,瓶的材料类型。使用哼哼的优势是它产生巨大压力和纳米晶体结构(15]。

上述描述的基础上,本研究进行了使nano-HA从乌贼骨的变化产生一个合适的nano-HA粉磨时间骨修复应用程序。

2。材料和方法

本研究是在两个阶段进行:通过水热法合成的HA与Ca从乌贼骨中提取的前兆铣削过程通过使用哼哼生产纳米HA粉。

2.1。通过水热法合成的HA其次是烧结过程

通过提取CaCO合成过程的开始₃从乌贼骨的薄片乌贼骨的一部分,使其成为使用砂浆粉。然后粉末在350°C在火炉中加热3 h。合成的HA被混合10 g CaCO获得₃到100毫升的水得到1 m CaCO₃解决方案,而0.4 NH₄H₂阿宝₄解决方案是由溶解6.9 g NH₄H₂阿宝₄到100毫升的水。这些化合物之间的反应方程 1米CaCO₃从薄片中提取部分的乌贼骨与0.6 NH混合₄H₂阿宝₄使用电磁搅拌器(默克公司,99.9 +)30分钟。之后,混合物被转移到一个不锈钢316 l反应堆和加热电炉在200°C 12 h,然后样品在室温下冷却。此外,样品用水洗,反复冲洗去除其他酸性产品,直到中性pH值。最后的冲洗是使用甲醇p.a.限制在干燥过程中HA粒子的聚集。然后冲洗样品用滤纸过滤和干电炉50°C 1 h。哈粉形成被烧结在900°C 1 h用炉(3]。

2.2。通过铣削Nano-HA方法的合成

哈粉产生的前一步然后铣治疗比哈粉的质量:球磨的质量1:20和研磨时间的3 h, 6 h, h和9,这是,分别命名为第三季度,Q6和网上购物。之后,哈粉和氧化铝球磨使当时重按比例放入瓶铣削。研磨时间一再被应用到指定的累积时间了。

2.3。样品描述

角范围的XRD模式记录2θ= 5°-60°。在这个实验中,Xpert-Pro分析衍射仪(30 mA、40 kV) K_α1,辐射的铜(λ使用= 1.5406)。XRD观察的样本,它导致谱峰强度有一定角度的2θ。这个结果是与ICDD数据来识别产生的衍射峰。纳米HA结晶度的计算 在(2),我是结晶度;V_112/300之间的峡谷的深度相对应的特征峰的飞机(112)和(300);和我_300年的强度(300)飞机。在另一方面,结晶度的百分比计算通过XRD峰下的区域(和XRD模式下的区域的结晶和无定形部分)。这个计算是由原点70软件可以计算 微晶尺寸和哈粉机械合金化后的晶格应变可以由Williamson-Hall估计方法(16]。 d是晶粒尺寸,λ是用x射线的波长,b是完整的宽度的一半高度应用,θ是布拉格衍射角,η是晶体晶格应变。

六方晶系的晶格参数可以计算哈粉细胞的窗口(PCW)计划 在哪里之间的距离是hkl索引字段和hkl米勒指数。至于a, b, c,晶格参数,n是一个共享的因素,将索引字段划分为最小的整数。晶格参数与晶体的体积密切相关。六角晶体的体积计算 粒子大小和颗粒形态的特征是由使用TEM放大倍数为10.000。首先,最初powder-formed样本由溶解成乙醇;超声破碎法过程是为了解决使其均匀。此外,直径1 - 2毫米的小黄金芯片放入样品溶液;那是干的。后,芯片是放在一个圆架。圆持有人被插入到TEM工具后,TEM工具被用吸尘器吸尘。接下来,最清晰和最图显示在屏幕上。选定的数据处理的结果在一个计算机程序直接连接到TEM工具。

抗压强度是用日本岛津公司签名AG-10TE特征。样品被压实提前打印,直到它成为pellet-shaped用4吨的重量。样品重量2 g的直径15毫米。然后样品放置在压机;然后发动机打开的速度和力量来衡量也设置。接下来,负载细胞慢慢降低;然后停止。力和应变的结果就是后来被写。这一步完成了非常微小的变化,直到样品被打破和最大力量,样品可以保留在压机的显示。这个测试获得的数量然后计算使用(7),发现样品的抗压强度。 在哪里σ=压力(N / m²);F =力(N);和=横截面积的样品(m²)。

用MTT细胞生存能力进行了测试分析组成的四唑盐(3 - (4 5-dimetiltiazol-2-yl) 2, 5-difeniltetrazolium溴化)。麻省理工的系统性原则分析方法是基于活细胞的能力,可以从细胞的线粒体活动文化。使用的电池是成纤维细胞细胞细胞系BHK-21。MTT测定的基本方法是更改发生从四唑盐(3 - (4 5-dimetiltiazol-2-yl) 2、溴化5-difeniltetrazolium]甲瓒在一个活跃的线粒体由Elisa读者阅读与波长570 nm。的肝癌和活细胞将会改变然后通过减少了还原酶在线粒体呼吸链酶系统甲瓒溶解在紫色。吸光度越大,越活细胞可以通过使用以下计算: ODT OD细胞治疗,ODM OD媒体控制和ODC OD细胞控制。

3所示。结果与讨论

3.1。XRD测试的结果哈粉后,在铣削过程

公顷,通过水热合成过程在200°C 12 h,然后烧结在900°C的1 h(控制样本公顷),是具有以很短的2角XRD测试θ= 5°-60°,如图所示1,最高的强度达到2θ1684.54 = 31.8807°。识别结果显示100%兼容ICDD 01-074-0565公顷(Ca参考数据₁₀(PO₄)₆(哦)₂)。

此外,HA热液和烧结过程是磨3 h, 6 h, h和9粉质量比:磨球1:20的质量。然后再烧结过程是在900°C 1 h。接下来,结果以XRD测试和紧随其后的阶段识别。结果图中可以看到2。它表明所有图的峰值都可以认定为HA水平100%符合ICDD 01-074-0565。HA的最大衍射峰铣后提出了表1。

最初结晶度(约84%)的增加减少铣乘以3,6和9 h;随着时间每个铣削,结晶度成了82%,77%,81%)(见(2))。XRD峰下的面积的计算表明,结晶度的百分比是75%左右(仍然需要检查与原点)。铣削过程的结晶度下降。这是由于铣削过程创建一个网格应变,可以证明在图上根据(4)。

根据(4),b的阴谋与给出了一个直线斜率等于η沿着轴为0.9和拦截λ/ d。图3显示Williamson-Hall方程的方法估算的微晶尺寸和晶格应变哈粉3 h(铣后。所以,HA的微晶尺寸大约是36.79 nm左右和晶格应变为0.0526%。存在的晶格应变HA由于铣削的转变也见过的最大衍射峰角2从初始位置在31.8807°的铣削过程成为31.7650°。

在这个研究中,通过物理化学加工程序进行了细化。获得的信息是晶格参数,如表所示2。

表2显示了晶格参数值的变化和c。这四个样品的晶格参数值接近参考HA的晶格参数;即。,a = b = 9.424 Å and c= 6.879Å. The value of the lattice parameter is related to the volume of crystal that can be calculated by (6)。

3.2。透射电子显微镜(TEM)

形态和粒径的分析是获得TEM测试结果放大10000 x 40.000 x。表征的结果图中可以看到4。

TEM结果图4显示样品的非齐次形态不规则的球形粒子和非齐次粒子分布。粒子相互重叠形成更大的集群。粒子大小和集群大小TEM测试结果展示在表中的数据3。

表3显示后的样品烧结过程,这表明铣削越长时间粒度越小。铣削过程后的粒子尺寸的HA明显下降,使得纳米材料的大小尺寸范围中。

3.3。抗压强度

抗压强度是获得(7),它是呈现在图5。

在图5抗压强度是影响粒子的大小和集群形成的大小。抗压强度值成反比粒子大小和集群。粒径越小,材料上的集群,抗压强度越大。样品的粒度影响压实过程,影响抗压强度。nanoordered HA颗粒大小的压缩时,粒子变得更加紧凑,整齐的排列,它增加了抗压强度。所有样品的抗压强度范围从3.11394到5.09554 MPa,适合应用在松质骨。

3.4。细胞生存能力

细胞生存能力测试的目的是了解自然的细胞毒性nano-HA样本。材料被称为无毒如果细胞生存能力的比例超过50%17,18]。从细胞生存能力测试使用MTT试验,结果表明,细胞生存能力nano-HA样品比例控制,第三季度,Q6,和九组80.72%,97.46%,94.05%,和94.66%,分别为(图6)。这些结果表明,HA样本(控制)不是有毒,所以nano-HA样本Q3, Q6和网上购物。HA是综合分析,它可以触发成骨细胞骨细胞的生长。骨细胞生长因哈从解散哈的存在通过释放钙和磷酸盐在体液中,导致碳酸盐沉淀因为HA生物活性。

基于Kolmogorov-Smirnov正常测试α= 0.01,所有样本,即控制,第三季度,Q6,和网上购物,通常是分布式的团体,> 0.01。此外,不同测试是使用配对样本t显示治疗的第三季度,第四季度,Q6是明显不同于控制。每个团体。(2-tailed)值是0.000 < 0.01,这意味着non-nanosize,暂时在Q3和Q6之间,第三季九方,并与你校Q6,不是明显不同,因为团体。(2-tailed)值是0.521,0.606,和0.874,分别。这也表明不同的纳米尺寸不影响细胞的生存能力的水平。

4所示。结论

可以得出的结论是,使用哼哼在350 rpm铣铣削过程时间的变化3 h, 6 h, h和9影响结晶度,粒子大小和HA的抗压强度。磨时间延长降低结晶度和HA的粒度。获得的颗粒大小介于65.26和216.60 nm之间集群大小介于254.25和847.68 nm之间。找到最佳的研磨时间变化在问样品的研磨时间9 h产生的粒子大小65.26到200.20 nm和抗压强度为4.35952 MPa。细胞生存能力的测试结果显示,所有样品都是无毒的细胞生存能力值> 80%。问样品的结果是发现最适合作为一个松质骨植入材料。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者要感谢意大利Airlangga资助的研究(研究批准号1925 / UN3.1.8 LT / 2018)。

引用

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