A new approach to fabrication of Cs/BG/CNT nanocomposite scaffold towards bone tissue engineering and evaluation of its properties

Shokri, Sima; Movahedi, B.; Rafieinia, M.; Salehi, Hossein

doi:10.1016/j.apsusc.2015.10.048

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“…[161] CNTs were also used as interface phase to enhance the interfacial bonding between polymers and HA, [163][164][165] βTCP, [166] mineral trioxide aggregate [167] as well as bioglasses. [168] In these scaffolds, an increase in the mechanical performance, [163,164,167,168] cell adhesion and proliferation [163][164][165] as well as osteogenic differentiation [164,165,167] was generally observed. Increased hydrophilicity of the scaffold with the addition of functionalized CNTs was also reported, presumably due to the introduction of hydroxyl and carboxyl groups.…”

Section: One-dimensional Carbon-based Nanomaterials For Bone Tissue Ementioning

confidence: 99%

“…Increased hydrophilicity of the scaffold with the addition of functionalized CNTs was also reported, presumably due to the introduction of hydroxyl and carboxyl groups. [168] Selective examples regarding the applications of CNTs in BTE are summarized in Table 2.…”

Section: One-dimensional Carbon-based Nanomaterials For Bone Tissue Ementioning

confidence: 99%

“…The introduction of CNTs generally improved the coating efficiency, mechanical strength and enhanced the cell proliferation and osteodifferentiation . CNTs were also used as interface phase to enhance the interfacial bonding between polymers and HA, βTCP, mineral trioxide aggregate as well as bioglasses . In these scaffolds, an increase in the mechanical performance, cell adhesion and proliferation as well as osteogenic differentiation was generally observed.…”

Section: Carbon‐based Nanomaterials For Bone Tissue Engineeringmentioning

confidence: 99%

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Bone Tissue Engineering via Carbon‐Based Nanomaterials

Peng

Zhao

Zhou

et al. 2020

Adv Healthcare Materials

142

106

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Bone tissue engineering (BTE) has received significant attention due to its enormous potential in treating critical‐sized bone defects and related diseases. Traditional materials such as metals, ceramics, and polymers have been widely applied as BTE scaffolds; however, their clinical applications have been rather limited due to various considerations. Recently, carbon‐based nanomaterials attract significant interests for their applications as BTE scaffolds due to their superior properties, including excellent mechanical strength, large surface area, tunable surface functionalities, high biocompatibility as well as abundant and inexpensive nature. In this article, recent studies and advancements on the use of carbon‐based nanomaterials with different dimensions such as graphene and its derivatives, carbon nanotubes, and carbon dots, for BTE are reviewed. Current challenges of carbon‐based nanomaterials for BTE and future trends in BTE scaffolds development are also highlighted and discussed.

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Section: One-dimensional Carbon-based Nanomaterials For Bone Tissue Ementioning

confidence: 99%

Section: One-dimensional Carbon-based Nanomaterials For Bone Tissue Ementioning

confidence: 99%

Section: Carbon‐based Nanomaterials For Bone Tissue Engineeringmentioning

confidence: 99%

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Bone Tissue Engineering via Carbon‐Based Nanomaterials

Peng

Zhao

Zhou

et al. 2020

Adv Healthcare Materials

142

106

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“…Immersion into stimulated body fluid showed the improved bonelike apatite layer formation with incorporation of CNTs. Shokri et al [200] mixed bioglass, carbon nanotubes and gelatin and used a combination of hot press, salt leaching and cross-linked by Hexamethylenediisocyanate (HDI) to produced Cs/BG/CNT nanocomposite scaffold for bone tissue engineering. A variety of characterizations were taken to study mechanical property, biodegradability, and release of CNT after 30 days.…”

Section: Bone Tissue Engineeringmentioning

confidence: 99%

Carbon nanotubes and their polymeric composites: the applications in tissue engineering

Huang

2020

Biomanuf Rev

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Carbon nanotubes (CNTs), with unique graphitic structure, superior mechanical, electrical, optical and biological properties, has attracted more and more interests in biomedical applications, including gene/drug delivery, bioimaging, biosensor and tissue engineering. In this review, we focus on the role of CNTs and their polymeric composites in tissue engineering applications, with emphasis on their usages in the nerve, cardiac and bone tissue regenerations. The intrinsic natures of CNTs including their physical and chemical properties are first introduced, explaining the structure effects on CNTs electrical conductivity and various functionalization of CNTs to improve their hydrophobic characteristics. Biosafety issues of CNTs are also discussed in detail including the potential reasons to induce the toxicity and their potential strategies to minimise the toxicity effects. Several processing strategies including solution-based processing, polymerization, melt-based processing and grafting methods are presented to show the 2D/3D construct formations using the polymeric composite containing CNTs. For the sake of improving mechanical, electrical and biological properties and minimising the potential toxicity effects, recent advances using polymer/CNT composite the tissue engineering applications are displayed and they are mainly used in the neural tissue (to improve electrical conductivity and biological properties), cardiac tissue (to improve electrical, elastic properties and biological properties) and bone tissue (to improve mechanical properties and biological properties). Current limitations of CNTs in the tissue engineering are discussed and the corresponded future prospective are also provided. Overall, this review indicates that CNTs are promising “next-generation” materials for future biomedical applications.

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“…El Qo tiene propiedades mecánicas de bajas a moderadas, lo que limita su uso en aplicaciones de carga [Costa-Júnior et al 2009;Zhang, Y. et al 2003]. Sin embargo, se esperaba que la adición de nanopartículas mejore las propiedades mecánicas, como se ha reportado en otros trabajos [Shokri et al 2015;Teimouri et al 2015;Saravanan et al 2016]. A su vez, la fragilidad de la cerámica de HAp se puede minimizar mediante la incorporación de Qo, evitando la posibilidad de migración de partículas de HAp [Lima et al 2013;Kim, H. L. et al 2015].…”

Section: Iii326 Pruebas Mecánicasunclassified

Diseño y aplicación de hidrogeles basados en polisacáridos para ingeniería de tejidos

Medina

Cortizo

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La ingeniería de tejidos es una ciencia altamente multidisciplinaria que se sustenta en distintas ciencias cómo la medicina clínica, ingeniería mecánica, ingeniería de materiales, genética y disciplinas relacionadas tanto a la ingeniería como a las ciencias de la vida. Especialmente, la ingeniería tisular nace como respuesta a los problemas que presentan las terapias de reparación y regeneración de tejidos que se utilizan actualmente. En contraste con el enfoque clásico de biomateriales, se basa en la comprensión de la formación y regeneración de los tejidos, y tiene como objetivo inducir nuevos tejidos funcionales, en lugar de simplemente implantar nuevas piezas de repuesto. Este enfoque se basa en gran medida en el uso de biomateriales que puedan funcionar como sustitutos biológicos, como andamios 3D porosos, para proporcionar el entorno adecuado para la regeneración de los tejidos y órganos dañados. Estos andamios esencialmente actúan como una plantilla para guiar la formación de tejido y el crecimiento celular. La hipótesis de este trabajo es que la combinación de polímeros naturales adecuadamente compatibilizada, junto con la incorporación de un biocerámico, permite lograr un nuevo biomaterial hidrogel para aplicación en medicina regenerativa ósea. Para probar esta hipótesis se desarrolló un biomaterial a partir de polímeros naturales. En particular, el quitosano (Qo), un biopolímero policatiónico, presenta muy buena biocompatibilidad y baja citotoxicidad pero sus propiedades mecánicas y tasa de degradación no son las adecuadas para su aplicación en ingeniería de tejido óseo. La carboximetilcelulosa (CMC), un polímero polianiónico derivado de la celulosa con grupos carboximetilo unidos a los grupos hidroxilo de la unidad de glucosa, tiene gran importancia industrial, y su uso se ha incrementado, no sólo porque es de bajo costo y tiene capacidad para reaccionar con moléculas cargadas dentro de rangos de pH específicos, sino porque sus productos de degradación son biocompatibles y biodegradables. Como objetivo general de esta tesis doctoral se propuso desarrollar un biomaterial basado en hidrogeles de polisacáridos para aplicación en medicina regenerativa, empleando una metodología de ultrasonido para mejorar la compatibilidad, la estabilidad, las propiedades mecánicas y las propiedades biológicas de los complejos de polielectrolitos (PEC) basados en quitosano (Qo) y carboximetilcelulosa (CMC), a través del acoplamiento de macrorradicales interpoliméricos producidos por la reacción sonoquímica. El biomaterial obtenido fue caracterizado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectrometría infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR). Además, se realizaron pruebas de hinchamiento (swelling), se estudiaron las propiedades mecánicas y la cinética de degradación del biomaterial obtenido. Conjuntamente, se evaluó la posible citotoxicidad in vitro de los andamios utilizando cultivos de macrófagos RAW 264.7. El material obtenido no mostró evidencia de citotoxicidad, lo que sugiere que los biomateriales basados en un complejo polielectrolito desarrollados en condiciones de ultrasonido (PEC-US) podrían ser útiles en el campo de la ingeniería de tejidos óseo-cartilaginoso. Además, la hidroxiapatita (HAp) de dimensiones nanométricas fue obtenida a partir de la incineración de hueso bovino, mediante un procedimiento desarrollado en nuestro laboratorio. La reducción de tamaño promedio de las partículas de HAp obtenidas, fue analizada mediante imágenes de SEM y TEM, demostrando que es posible disminuir el tamaño de las partículas hasta dimensiones nanométricas (del orden de los 25nm) por medio de una combinación de técnicas (mecánica y ultrasonido). Las nanopartículas de HAp (nHAp) fueron utilizadas en la segunda parte del trabajo como nano-refuerzo del scaffold PEC-US desarrollado. La reducción del tamaño promedio de partículas resultó importante porque mejoró la integración de las mismas en la matriz polimérica. En conjunto, los resultados indican que el biomaterial desarrollado posee características adecuadas, tanto desde el punto de vista fisicoquímico como de biocompatibilidad, mostrando su potencialidad para ser utilizado en la regeneración de tejido óseo-cartilaginoso.

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A new approach to fabrication of Cs/BG/CNT nanocomposite scaffold towards bone tissue engineering and evaluation of its properties

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Bone Tissue Engineering via Carbon‐Based Nanomaterials

Bone Tissue Engineering via Carbon‐Based Nanomaterials

Carbon nanotubes and their polymeric composites: the applications in tissue engineering

Diseño y aplicación de hidrogeles basados en polisacáridos para ingeniería de tejidos

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