Исследование процесса перекристаллизации микрочастиц карбоната кальция, выращенных на волокнах поликапролактона, с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлен метод минерализации нановолокон поликапролактона микрочастицами карбоната кальция (ватерита). Предложенный композитный материал может быть использован в качестве тканеинженерного каркаса и средства доставки лекарственных веществ для регенеративной медицины. С помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции исследован процесс перекристаллизации микрочастиц ватерита, сформированных на волокнах поликапролактона, в кальцит. Проведено сравнение зависимостей массовых и количественных долей микрочастиц ватерита/кальцита от продолжительности эксперимента. Полное время перекристаллизации микрочастиц ватерита со средним диаметром 1.2 ± 0.4 мкм составляет 24 часа, а эффективное время их использования в качестве контейнера для адресной доставки лекарственных средств ограничено 18 часами. 

Об авторах

Никита Владимирович Короневский

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Ольга Александровна Иноземцева

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Бэла Владимировна Сергеева

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Арсений Владимирович Ушаков

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Сергей Алексеевич Сергеев

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Yang J., Deng C., Shafiq M., Li Z., Zhang Q., Du H., Li S., Zhou X., He C. Localized delivery of FTY-720 from 3D printed cell-laden gelatin/silk fibroin composite scaffolds for enhanced vascularized bone regeneration // Smart Materials in Medicine. 2022. Vol. 3. P. 217–229. https://doi.org/10.1016/j.smaim.2022.01.007
  2. Grayson W., Martens T., Eng G., Radisic M., Vunjak-Novakovic G. Biomimetic approach to tissue engineering / eds. M. Levin, S. Rétaux. Academic Press, 2009. Vol. 20, № 6. P. 665–673. (Seminars in Cell & Developmental Biology). https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2008.12.008
  3. Darder M., Aranda P., Ruiz-Hitzky E. Bionanocomposites: A new concept of ecological, bioinspired, and functional hybrid materials // Advanced Materials. 2007. Vol. 19, № 10. P. 1309–1319. https://doi.org/10.1002/adma.200602328
  4. Thadepalli S. Review of multifarious applications of polymers in medical and health care textiles // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 55. P. 330–336. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.07.513
  5. Inozemtseva O. A., Salkovskiy Y. E., Severyukhina A. N., Vidyasheva I. V., Petrova N. V., Metwally H. A., Stetciura I. Y., Gorin D. A. Electrospinning of functional materials for biomedicine and tissue engineering // Russian Chemical Reviews. 2015. Vol. 84, № 3. P. 251–274. https://doi.org/10.1070/RCR4435
  6. Powell H. M., Boyce S. T. Engineered human skin fabricated using electrospun collagen-PCL blends: Morphogenesis and mechanical properties // Tissue Engeneering Part A. 2009. Vol. 15, iss. 8. P. 2177–2187. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2008.0473
  7. Kolambkar Y. M., Peister A., Ekaputra A. K., Hutmacher D. W., Guldberg R. E. Colonization and osteogenic differentiation of different stem cell sources on electrospun nanofiber meshes // Tissue Engeneering Part A. 2010. Vol. 16, № 10. P. 3219–3330. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2010.0004
  8. Shafiee A., Soleimani M., Chamheidari G. A., Seyedjafari E., Dodel M., Atashi A., Gheisari Y. Electrospun nanofiber-based regeneration of cartilage enhanced by mesenchymal stem cells // Journal of Biomedical Materials Research A. 2011. Vol. 99, № 3. P. 467–478. https://doi.org/10.1002/jbm.a.33206
  9. Savelyeva M. S., Abalymov A. A., Lyubun G. P., Vidyasheva I. V., Yashchenok A. M., Douglas T. E. L., Gorin D. A., Parakhonskiy B. V. Vaterite coatings on electrospun polymeric fibers for biomedical applications // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2017. Vol. 105, № 1. P. 94–103. https://doi.org/10.1002/jbm.a.35870
  10. Saveleva M. S., Ivanov A. N., Kurtukova M. O., Atkin V. S., Ivanova A. G., Lyubun G. P., Martyukova A. V., Cherevko E. I., Sargsyan A. K., Fedonnikov A. S., Norkin I. A., Skirtach A. G., Gorin D. A., Parakhonskiy B. V. Hybrid PCL/CaCO3 scaffolds with capabilities of carrying biologically active molecules: Synthesis, loading and in vivo applications // Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 85. P. 57–67. https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.12.019
  11. Suzuki S., Ikada Y. Medical application // Poly (Lactic Acid) Synthesis, Structures, Properties, Processing, Applications, and End of Life / eds. Rafael A. Auras, Loong-Tak Lim, Susan E. M. Selke, Hideto Tsuji. Wiley, 2022. P. 581–604. (Wiley Series on Polymer Engineering and Technology).
  12. Yin S., Zhang W., Zhang Z., Jiang X. Recent advances in scaffold design and material for vascularized tissue-engineered bone regeneration // Advanced Healthcare Materials. 2019. Vol. 8, № 10. Article number 1801433. https://doi.org/10.1002/adhm.201801433
  13. Han Y. Biomimetic Design and Biocompatibility of Biomimetic Calcium Carbonate Nanocomposites for Skeletal Muscle Injury Repair // Journal of Nanomaterials. 2022. Vol. 2022. Article number 8072185. https://doi.org/10.1155/2022/8072185
  14. Unger R. E., Stojanovic S., Besch L., Alkildani S., Schröder R., Jung O., Bogram C., Görke O., Najman S., Tremel W., Barbeck M. In Vivo Biocompatibility Investigation of an Injectable Calcium Carbonate (Vaterite) as a Bone Substitute including Compositional Analysis via SEM-EDX Technology // International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23, № 3. Article number 1196. https://doi.org/10.3390/ijms23031196
  15. Parakhonskiy B. V., Yashchenok A. M., Donatan S., Volodkin D. V., Tessarolo F., Antolini R., Möhwald H., Skirtach A. G. Macromolecule Loading into Spherical, Elliptical, Star-Like and Cubic Calcium Carbonate Carriers // ChemPhysChem., 2014. Vol. 15, iss. 13. P. 2817–2822. https://doi.org/10.1002/cphc.201402136
  16. Roth R., Schoelkopf J., Huwyler J., Puchkov M. Functionalized calcium carbonate microparticles for the delivery of proteins // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2018. Vol. 122. P. 96–103. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2017.10.012
  17. Yahaya S., Ibrahim T., Ibrahim A. R. Template-Free Synthesis and Control Drug Release of Calcium Carbonate-Hydroxylapatite Composite // American Journal of Multidisciplinary Research and Innovation. 2022. Vol. 1, № 2. P. 56–62. https://doi.org/10.54536/ajmri.v1i2.248
  18. Короневский Н. В., Савельева М. С., Ломова М. В., Сергеева Б. В., Козлова А. А., Сергеев С. А. Композитные мезопористые ватерит-магнетитовые покрытия, выращенные на матрице из волокон поликапролактона // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22, № 1. С. 62–71. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2022-22-1-62-71
  19. Trakoolwannachai V., Kheolamai P., Ummartyotin S. Characterization of hydroxyapatite from eggshell waste and polycaprolactone (PCL) composite for scaffold material // Composites Part B: Engineering. 2019. Vol. 173. Article number 106974. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.106974
  20. Yaseen S. A., Yiseen G. A., Li Z. Elucidation of calcite structure of calcium carbonate formation based on hydrated cement mixed with graphene oxide and reduced graphene oxide // ACS Omega. 2019. Vol. 4, iss. 6. P. 10160–10170. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b00042
  21. Chong K. Y., Chia C. H., Zakaria S., Sajab M. S. Vaterite calcium carbonate for the adsorption of Congo red from aqueous solutions // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2014. Vol. 2, iss. 4. P. 2156–2161. https://doi.org/10.1016/j.jece.2014.09.017
  22. Sergeeva A., Sergeev R., Lengert E., Zakharevich A., Parakhonskiy B., Gorin D., Sergeev S., Volodkin D. Composite magnetite and protein containing CaCO3 crystals. External manipulation and vaterite → calcite recrystallization-mediated release performance // ACS Applied Materials & Interfaces. 2015. Vol. 7, iss. 38. P. 21315–21325. https://doi.org/10.1021/acsami.5b05848

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».