Σύνθεση, χαρακτηρισμός και in vitro μελέτη ιδιοτήτων αλλοπλαστικών υλικών με βάση τα οστικά τσιμέντα φωσφορικού ασβεστίου για χρήση τους ως οστικά υποκατάστατα στην γναθοπροσωπική χώρα

Abstract

Use of bone cements is beneficial for the treatment of many bone diseases caused byinjuries or other factors. There is great interest in using bone cements in clinical practicedue to their composition and bioactivity. The presence of bioactive compounds can help theclinical management of the diseased area. The present Doctoral Thesis is on the synthesisand characterization of bone cements composed of a-tricalcium phosphate (α-TCP) andgypsum or glasses. The synthesis of α - TCP powder by reaction between carbonate andcalcium pyrophosphate at elevated temperatures shows technical difficulties due to theformation of β-TCP. The purity of the product depends on the quenching process. In allcases, cements were formed using α-TCP as starting material. Formation of lowcrystallinity hydroxyapatite was observed after immersion in Ringer's solution.Morphological examination of the prepared pure calcium phosphate cements showed thepresence of characteristic needles or plate-like crystals of calcium deficient hydroxyapatite.Mechanical properties of the cements were measured as a function of the gypsumcontent.The presence of gypsum as a second dispersed phase has resulted a reduction incompressive strength of pure α-TCP cements. Moreover, ibuprofen (IBU) a hydrophobicantiinflammatory drug was loaded in the specimens and its release profile was studied inphosphate buffer saline (PBS) solution, pH: 7.4 at 37oC. Ibuprofen release from purecalcium phosphate or calcium phosphate/gypsum cements experiments showed a higherrelease profile in pure α-TCP cements. The release of ibuprofen from composite cementscontaining pure silica glass and 60% SiO2-40% CaO exhibits a similar behavior.

Με τη χρήση οστικών τσιμέντων μπορούν να αντιμετωπιστούν αρκετά ιατρικάπεριστατικά που αφορούν την αποκατάσταση και ίαση οστών λόγω τραυματισμού ήάλλων παθήσεων. Τα υλικά αυτά παρουσιάζουν μεγάλο επιστημονικό καιτεχνολογικό ενδιαφέρον χάρη στη σύσταση και στη βιοενεργότητά τους. Η χρήσηβιοδραστικών ουσιών βοηθά την ίαση της πάσχουσας περιοχής. Στην παρούσαδιπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε σύνθεση και χαρακτηρισμός οστικώντσιμέντων με βάση το α-φωσφορικό τριασβέστιο (α-TCP) και τη γύψο. Η σύνθεση τηςσκόνης α-TCP για την παρασκευή των οστικών τσιμέντων μέσω της αντίδρασηςανθρακικού και πυροφωσφορικού ασβεστίου σε υψηλές θερμοκρασίες παρουσιάζειτεχνικές δυσκολίες λόγω του σχηματισμού και του β-TCP. Η καθαρότητα τουπροϊόντος εξαρτάται από την διεργασία απότομης ψύξης του κεραμικού. Σε όλες τιςπεριπτώσεις σχηματισμού τσιμέντων με πρώτη ύλη το α-TCP παρατηρήθηκε μετά τηνπαραμονή των δοκιμίων σε διάλυμα Ringer η δημιουργία υδροξυαπατίτη χαμηλήςκρυσταλλικότητας. Η μορφολογική εξέταση των δειγμάτων έδειξε ότι αποτελούνταιαπό βελονοειδείς ή φυλλοειδείς κρυστάλλους μη στοιχειομετρικού σε ασβέστιοαπατίτη (CDHAP). Η παρουσία της γύψου ως δεύτερη διεσπαρμένη φάση είχε ωςαποτέλεσμα τη μείωση της αντοχής σε θλίψη των αμιγών τσιμέντων α-TCP. Hαποδέσμευση της ιμπουπροφάινης ενός μη στερεοειδούς αντιφλεγμονώδουςφαρμάκου μελετήθηκε από τα τσιμέντα σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών (PBS)στους 37oC. Από τα πειράματα αποδέσμευσης της ιμπουπροφαίνης διαπιστώθηκε ότιτα αμιγή τσιμέντα α-TCP απελευθερώνουν μεγαλύτερη ποσότητα από τα αμιγήτσιμέντα γύψου και ακόμα περισσότερη από τα σύνθετα τσιμέντα. Η αποδεσμευση τηςιμπουπροφαίνης από σύνθετα τσιμέντα που περιέχουν καθαρή σίλικα και γυαλί 60 %SiO2-40% CaO δείχνει παρόμοια συμπεριφορά.