Крошка пеностекла: Крошка пеностекла | Утеплитель PINOSKLO

Содержание

Как правильно утеплять пол пеностеклом?

Одним из новых и перспективных материалов для теплоизоляции полов в жилых помещениях и промышленных объектах считается пеностекло. Полы, утепленные долговечным пеностекольным щебнем, долгое время будут хранить тепло в доме. Материал легок в обработке, а также обладает многими преимуществами по сравнению с другими теплоизоляторами.

Особенности теплоизоляции

Утеплитель состоит из расплавленной стеклянной крошки, в которую добавляют газообразователь. При застывании вязкая масса приобретает пористую структуру и увеличивается в объемах. Такая технология позволяет изготовить материал с высокими показателями теплоизоляции, а также пеностекло не меняет свои химические свойства при высокой влажности, перепадах температур. Теплоизолятор производят в нескольких формах: гранулы (гравий, щебень, песок) и цельные блоки для удобства утепления разных конструкций.

Чтобы правильно утеплить напольное покрытие пеностеклом, полы должны состоять из нескольких слоев:

  • база в виде грунта;
  • балочное, насыпное или бетонное основание;
  • теплоизоляционный слой из пеностекла;
  • обшивка для финальной отделки;
  • чистовая отделка.

Пеностекло применяется для утепления разных конструкций и зданий. Например, материал можно использовать в помещениях с высокой влажностью, в старых зданиях при реставрации, для теплоизоляции больших площадей, в строительстве высоток, в подвальных помещениях, для утепления цилиндрических конструкций (трубопроводов), а также на промышленных производствах с агрессивной средой.

Преимущества и недостатки

Помимо хороших тепло- и звукоизоляционных характеристик пеностекло обладает рядом других преимуществ:

  • безопасность для человека и окружающей среды, отсутствие выделения вредных веществ;
  • устойчивость к перепадам температур;
  • противопожарность, негорючесть;
  • универсальные формы, позволяющие утеплить любые поверхности;
  • простота обработки, не требующая специальных навыков;
  • долговечность, сохранение первоначальной формы без деформации;
  • широкая сфера применения;
  • материал не подвержен коррозии, гниению, повреждению грызунами или насекомыми;
  • при монтаже пеностекла не требуются дополнительные крепежи;
  • высокая звукоизоляция.

Недостатком теплоизолятора считается его хрупкая структура. Материал не приспособлен к сжатию, из-за чего он может растрескаться при смещении других элементов конструкции. После повреждения пеностекло уже не сможет выполнять функцию утеплителя. Большая масса блоков требует внимательного расчета нагрузки на материал, чтобы избежать появления трещин.

Недостатки пеностекла относятся к пеностекольным блокам, пеностекольный щебень этих недостатков лишен.

Срок эксплуатации пеностекла гораздо выше, чем у других строительных материалов, при демонтаже других элементов конструкции сохранить целостность утеплителя будет достаточно сложно.

Технология утепления

Подготовительные работы. Пеностекло для утепления пола используется на любых напольных покрытиях: дерево, бетон, насыпь. Перед началом работ нужно выровнять поверхность пола, зацементировать щели и очистить остатки старого покрытия. Далее пол тщательно очищается от остатков строительного мусора и пыли и покрывается грунтовкой в два слоя.

Для финишного выравнивания нужно залить цементную стяжку и дождаться ее полного высыхания.

Инструкция по монтажу. На подготовленный пол нужно насыпать слой песка толщиной 0,5 см, на который выкладывается армированная стяжка. На нее засыпаются пеностекольные гранулы и залить их скрепляющим раствором.

Финишная отделка. На утепленную поверхность можно выложить плитку, уложить ламинат, линолеум или любые другие отделочные материалы для пола.

Пеностекло — универсальный материал, который подходит для теплоизоляции в различных жилых и производственных помещениях. Простота использования и удобные фракции материала позволяют работать с ним самостоятельно без дополнительных навыков. Osbmarket.ru предлагает несколько марок и фракций пеностекольного утеплителя. Для консультации по выбору материала обратитесь к менеджерам по номеру горячей линии.


Рекомендованные товары

Полезные материалы

Монтаж ОСБ

Подробнее

ГКЛ или ГВЛ — что лучше и почему

Подробнее

Что такое шпунтованная ДСП и где ее применяют?

Подробнее

Стекломагниевый лист: характеристики и применение

Подробнее

Потолок из гипсокартона: как его сделать, преимущества и недостатки

Подробнее

Cэндвич панели из ОСБ

Подробнее

Ветрозащитные плиты Изоплат – как выбрать и где применять

Подробнее

Производители ОСБ плит

Подробнее

Что-то хорошее! ОСБ цена ниже!

Подробнее

Получи расчет кровли бесплатно!

Подробнее

Представитель OSBmarket. ru в Твери

Подробнее

Хозблок из ОСБ плит

Подробнее

ULTRALAM OSB T&G в магазине OSBmarket.ru

Подробнее

Чем заделать стыки OSB плит

Подробнее

Влагостойкий гипсокартон: что это такое и как правильно выбрать

Подробнее

Выбираем: ОСБ плиты или гипсокартон

Подробнее

Возврат к списку


Порядок монтажа пеностекла

Компактная бетонная кровля

  1. Минеральная крошка
  2. Клеящая эмульсия
  3. Кровельное покрытие (в 1,2 или 3 слоя)
  4. Горячий битум
  5. Блоки Пеностекла
  6. Горячий битум
  7. Праймер на битумной основе
  8. Прокладка с уклоном для стока вод
  9. Бетонная плита

Особые, неповторимые физические свойства пеностекла позволяют экономично использовать его при обустройстве наклонных и горизонтальных кровель на бетонной основе. Обладая полной влагонепроницаемостью, пеностекло не требует наличия паронепроницаемой прокладки, а при повреждении верхнего слоя покрытия препятствует проникновению влаги в помещение.

Коэффициент линейного расширения его такой же, как у бетона, следовательно температурные колебания в одинаковой степени воздействуют на оба материала. В случае пожара наружные и внутренние повреждения окажуться минимальными, так как пеностекло не горит и не выделяет дыма или токсичных газов.

Деревянная кровля

  1. Минеральная крошка
  2. Клеящая эмульсия
  3. Кровельное покрытие (в 1,2 или 3 слоя)
  4. Горячий битум
  5. Блоки пеностекла
  6. Горячий битум
  7. Подстилочный слой, прибиваемый к деревянной основе
  8. Прокладка с уклоном для стока вод
  9. Бетонная плита

Главное требование, предъявляемое к кровле на дере­вянной основе, это негорючесть.и легкость, при сохранении надежности. Ветровые и снеговые нагрузки всегда надо внимтельно просчитывать. Пеностекло не горит и не выделяет дыма или токсичных веществ; укладывается на слой горячего битума, наносимого на слой подстилочного материала, который крепится гвоздями к деревянной основе кровли.

Обладая полной паро- и водо­непроницаемостью утеплитель предохраняет деревян­ную основу в случае повреждения кровельного покрытия. Определить «точку росы» при отделке пеностеклом довольно легко специалисту.

Утеплители стен дома

Блоки Пеностекла необходимо использовать в качестве среднего слоя трёхслойных кирпичных стен, выполненных из керамического или силикатного кирпича на цементно-песчаном или цементно-известковом растворе, а также из других мелкоштучных материалов, например, конструкционных лёгких бетонов, ячеистого бетона, газобетона, газосиликата и т.п.

Внутренние стены


  1. Внутренняя кладка
  2. Пеностекло
  3. Механическая фиксация
  4. Сухая штукатурка
  5. Отделка
  6. Битумный клей

Утеплитель внутненних стен укладываеться непосредственно на ввнутреннюю поверхность наружной стены на клей или с помощью механической фиксации. Сверху наноситься специальная сухая штукатурка. Полная негорючесть Пеностекла, отсутствие токсичных газов обеспечивает безопастность применения внутри помещений.

Отсутствие конденсации гарантирует отсутствие коротких замыканий,отслаивания штукатурки и т.д.

Наружные стены


  1. Кладка
  2. Пеностекло
  3. Металлическая сетка
  4. Механическая фиксация
  5. Мокрая штукатурка

При монтаже Пеностекла на поверхность наружных стен, окончательная отделка может быть исполнена из различных отделочных материалов: цементной штукатурки, шифера, стекломагнезитового листа или профлиста. Утеплитель наружных стен укладывают непосредственно на наружную поверхность, поверх него наноситься отделка. Полностью непроницаемый для влаги и паров, материал исключает впитывание воды, повышая степень изоляции здания.

В отличие от традиционных теплоизоляционных материалов (газобетона, пенопластов, минеральной ваты и стекловаты), Пеностекло обладает отличными монтажно-конструкционными свойствами: легко обрабатывается режущими инструментами, сверлится, прибивается гвоздями, клеится. Поскольку наружная поверхность материала состоит из множества разрезанных ячеек, то пеностекло легко и прочно клеится мастиками, хорошо штукатурится, сочетается с алюмосиликатными вяжущими (цементными, известково-цементными растворами).

Утепление потолков

  1. Пеностекло
  2. Механическая фиксация

Пеностекло можно успешно применять для изоляции как строящихся, так и уже существующих потолков новых бетонных с подвесной изоляцией,готовых бетонных или деревянных, фальшивых промежуточных и других видов потолков. В отличие от других изоляционных материалов,чувствительных к влажности, использование Пеностекла при устройстве потолков позволяет выполнять монтаж технологически последовательно.

Блоки Пеностекла (как утеплители пола) рекомендуется применять для тепловой изоляции цоколей расположенных как выше отмостки, так и в грунте. Для теплоизоляции цоколей выше уровня отмостки рекомендуется применять лёгкую или тяжёлую системы утепления при этом опорную часть рекомендуется выполнять по выравнивающей цементно-песчаной стяжке. Нижнюю поверхность блоков рекомендуется защитить гидроизоляционной штукатуркой. Нижний угол теплоизоляционного слоя рекомендуется защитить металлическим уголком, приклеиваемым к Пеностеклу.

Полы 

  1. Плитка или иное покрытие
  2. Клеящий раствор
  3. Полиэтиленовая пленка
  4. Утрамбованный песок(цемент)
  5. Бетонное основание
  6. Пеностекло
  7. Утрамбованный песок(цемент)
  8. Гидроизоляция
  9. Жесткая плита
  10. Кабельная сеть

Плиты из Пеностекла (как утеплители пола) можно укладывать на бетонный или деревянный пол, а также на сухое песчанное основание. Их использование исключает просадку или деформацию, обеспечивает полную водонепроницаемость и отличную теплоизоляцию.

Пеностекло — Госстандарт

Пеностекло, используемое в качестве утеплителя, обладает не только незначительной теплопроводностью, но и перечнем прочих характеристик. Ознакомимся с особенностями этого материала, его сильными и слабыми сторонами, ведущими производителями и особенностями установки.

Подобного рода стекло считается универсальным изоляционным материалом, применяемым как в нефтяной и химической промышленности, так и в строительстве. Грубо говоря, это вспененная стекломасса.

При изготовлении данного материала используется силикатное стекло – при высокой температуре (порядка тысячи градусов) его размягчают, а затем пропускают через него углерод (это вещество играет роль своего рода газообразователя). Благодаря этому стекломасса и вспенивается. После того, как материал остывает до 15-20 градусов, он обретает свои уникальные свойства.

Пеностекло, равно как минеральная вата или же пенополистирол, применяется для теплоизоляции крыши, фасадов, стен, пола и проч. Также с его помощью можно утеплять балконы и лоджии.

Достоинство и слабые стороны вспененного стекла

Сразу оговоримся, что преимуществ у пеностекла есть масса, оно обладает уникальными техническими характеристиками. Ознакомимся с наиболее существенными из них.

  1. Материал достаточно прочен и долговечен.
  2. Устанавливать его довольно просто, с процедурой вполне можно справиться своими силами.
  3. Данный утеплитель негорюч.
  4. Он абсолютно безопасен для организма, как в плане гигиены, так и в плане экологии.
  5. Он влагонепроницаем, благодаря чему обеспечивается максимальная устойчивость и прочность всего объекта.
  6. Также данный утеплитель стоек к самым различным агрессивным воздействиям.
  7. В ходе эксплуатации он не усаживается.
  8. Стоимость его довольно низкая, поэтому он вполне может конкурировать с другими материалами.
  9. Наконец, теплоизолятор устойчив к воздействию низких температур.

Но имеются у пеностекла и некоторые минусы, о которых обязательно следует узнать еще перед покупкой.

  1. Так, оно достаточно хрупкое, вследствие чего в ходе установки могут возникать определенного рода трудности.
  2. Невысокие эстетические показатели – сам по себе материал выглядит, мягко говоря, «не очень», поэтому нуждается в последующей декоративной отделке.

Основные характеристики материала

Водо- и паронепроницаемость
Данный материал, как мы уже знаем, влагонепроницаем. Он не впитывает воду и не увеличивается в размерах, а также надежно защищает конструкцию от протекания. Более того, он параллельно выполняет еще и функцию пароизолирующего слоя. Еще этот теплоизолятор долговечен, он сохраняет изначальный показатель теплопроводности на протяжении всего срока службы. А этот срок, к слову, равен сроку службы самого объекта.

Стабильные габариты
По причине незначительного показателя термального расширения (особенно, если сравнивать с пенопластом), приближенным к коэффициенту у стали и бетона, благодаря чему обеспечивается превосходная сцепляемость с поверхностью, а внутренние деформирующие напряжения между данными изолирующими слоями исключается в принципе. Также стоит отметить, что так называемые «мостики холода» в данном случае тоже отсутствуют.

Прочностные показатели
У пеностекла прочность на сжатие составляет 160 тонн на метр квадратный.

Химическая стойкость
Материал невосприимчив практически ко всем химическим веществам. Исключением является разве что плавиковая кислота, которая, к слову, не самое распространенное вещество на планете. Более того, на свойства материала не влияет и биологическая среда, ведь в нем невозможно развитие никакой жизненной формы.

Стоит заметить, что одной из основных особенностей вспененного стекла считается его уникальное свойство – у других материалов такого нет – «непроходимости» для насекомых и грызунов. Это, по сути, отличный абразив, а в природе пока еще не существуют биологические формы, способные протачивать или грызть абразивы, не нанося себе существенного вреда.

Безопасность
Утеплитель безопасен как в плане гигиены, так и в плане экологичности. Стеклобой, используемый при его изготовлении, является на 100 процентов утилизируемым материалом, который впоследствии можно перерабатывать в новую продукцию.

Негорючесть
Пеностекло не горит, под действием высоких температур не выделяет вредных газов и испарений. Если возникнет пожар, но изолятор будет препятствовать распространению пламени (речь идет о так называемом «эффекте камина»).

Особенности процесса производства

При изготовлении пеностекла в обязательном порядке соблюдаются общепризнанные стандарты. Для изготовления, как уже отмечалось выше, используется стеклобой или, как вариант, те же материалы, которые применяются в производстве обыкновенного стекла (песок, известняк, сода). После измельчения силикатное стекло обрабатывается углеродом (для этого может добавляться антрацит, кокс и так далее), дабы впоследствии при нагреве вспенить его. Когда материал остывает, то обретает требуемую по стандартам ячеистую структуру. Сами ячейки здесь замкнутого типа, они могут иметь как гексагональную, так и круглую форму.

Габариты ячеек могут быть разными – от десятых долей миллиметра до целого сантиметра. Что касается пористости утеплителя, то здесь этот показатель варьируется в пределах 80-90 процентов. Также стоит отметить, что после вспенивания объем материала увеличивается приблизительно в 15 (!) раз.

Разновидности вспененного стекла

Существует несколько типов пеностекла, ознакомимся с особенностями каждого из них.

  1. Утеплитель, выполненный в виде блоков и плит.
  2. Рассыпчатый теплоизолятор, сделанный в виде гранул.
  3. Формованный изолятор (в эту группу входят элементы фасонного назначения – переходники, муфты, соединительные фитинги и прочие).
  4. Бой или же крошка вспененного стекла.

 

Плиты/блоки можно использовать в любой строительной отрасли, в том числе в тандеме с другими стройматериалами. Когда в ходе изготовления блоки опиливаются, отходы, остающиеся при этом, используются в качестве крошки пеностекла. Материал гранулированный, как можно судить из названия, выполняется в виде гранул, имеющих различные габариты – от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Сфера применения описываемого утеплителя

Пеностекло обладает достаточно большим эксплуатационным сроком – он составляет порядка 100 лет. Это – отличный вариант изоляции в частном домостроительстве. Используя его, вы сможете изолировать практически любое сооружение, в том числе здания, отличающиеся особыми требованиями к влажностным и температурным режимам (к примеру, бани, бассейны, проч. , а также камины и дымоходные конструкции).

При помощи блоков вспененного стекла можно теплоизолировать объекты практически любых форм, климат при этом может быть самым разным. Утеплитель в гранулах стоит дешевле, чем блоки, но и несколько уступает им по своим изолирующим характеристикам. В большинстве слоев гранулы используются в составе засыпок при изоляции крыши, пола, внешних стен, а также в роли заполнителя в различных штукатурных и кладочных растворах.

Крошка, в свою очередь, является эффективным сыпучим теплоизолятором, который имеет массу преимуществ вспененного стекла. С его помощью можно заменить керамзит или любой другой сыпучий утеплитель.

Обратите внимание! По причине своей устойчивости к высоким температурам и химическому воздействию пеностекло активно используется при утеплении реакционных сред и различного оборудования.

Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.

Портал Gosstanart.info не осуществляет коммерческой деятельности, не сотрудничает с рекламодателями, производителями товаров и компаниями предоставляющими услуги. Просьба, не обращаться с коммерческими предложениями! Вся информация, представленная на портале, результат независимых исследований и является свободно распространяемой информацией.

Главная   Новости портала   Черный список   Архив    Обратная связь

Блоки из пеностекла

ПЕНОСТЕКЛО — теплоизоляционный материал, представляющий собой вспененную стекломассу

Пеностекло (в блоках) это простой в монтаже и уникальный материал для теплоизоляции. Блоки производятся путем вспенивания силикатной основы при помощи газообразователя, в результате чего первоначальная масса материала увеличивается в полтора десятка раз. Специальная технология позволяет получить материал невероятно прочный, долговечный и практичный в применении. Такой утеплитель, как и стекло, отличается экологичностью, атмосферной и биологической стойкостью.

Блоки из пеностекла Гранулированное пеностекло Фасонное пеностекло Щебень из пеностекла

 

Самая востребованная форма выпуска готового пеностекла блоки. Благодаря их размерам можно эффективно утеплять различные строительные конструкции: фасады, фундаменты, цоколи, внутренние стены, перегородки и перекрытия в зданиях. Мы предлагаем пеностекло в виде блочных изделий разного размера и плотности. Подобрать оптимальный вариант, соответствующий необходимым требованиям объекта, помогут специалисты нашей компании.

Блоки из пеностекла прямоугольной формы

Размеры  Толщина   Теплопроводность    Плотность  

600*450 мм

  

50 мм

0,045-0,07

Вт/(м*К)

110-200

кг/куб.м

60 мм

80-120 мм

600*500 мм

50 мм

0,045-0,07

Вт/(м*К)

120-180

кг/куб. м

60 мм

80-120 мм

Пеностекло в блоках надежная теплоизоляция

Блочное пеностекло было широко востребовано в советские годы, и остается ярким примером долговечности материала, разработанного для таких стратегически значимых военных объектов, как АЭС. Пеностекло не подвержено горению, способно противостоять распространению огня. И в жилищном строительстве так же стали использоваться блоки из пеностекла, благодаря опыту их применения в зарубежных странах, которые знали этот материал уже с первой половины XX века. Не теряя заданной формы и размеров, блоки прекрасно сохраняют тепло. При этом не возникает проблема образования «мостиков холода», даже без применения другие теплоизоляционных материалов. Возможности пеностекла доказаны, и эффективность утепления блоками существенное выше таких популярных материалов как минеральная вата или пенополиуретан.

 

Оценивая пеностекло со стороны практичности использования и долговечности материала, можно смело утверждать, что этот утеплитель опережает все известные аналоги по заявленным параметрам. Блоки из пеностекла не боятся механических воздействий и не содержат в составе связующих веществ, что исключает их деформацию со временем. Срок службы плит — 100 лет.

А еще пеностекло подходит для утепления бассейнов, бань, саун, котельных, производств пищевой и химической промышленности, так как не ограничен уровнем влажности. При всем при этом материал является абсолютно экологичным, простым в монтаже, обеспечивает неплохую звукоизоляцию, атмосферу внутри помещений сохраняет неизменной.

Почему именно блочное пеностекло?

Во-первых, это современное решение для ремонта и отделки. Материал по всем параметрам полностью соответствует санитарным нормам и стандартам качества. Но довольно высокая стоимость пеностекла, обусловленная использованием сложных технологических процессов в его производстве, в долгосрочной перспективе полностью себя оправдывает. Спустя столетие блоки останутся целыми и сохранят первоначальные параметры, в то время как минеральную вату вы вынуждены будете заменить уже через несколько лет в результате неизбежной деформации утеплителя и утрате им теплоизоляционных свойств.

Во-вторых, блочное пеностекло отличается простым монтажом. Блоки соединяются между собой клеевыми цианакрилатными составами или многокомпонентными битумными клеями, в результате готовые изделия надежно фиксируются на любой поверхности: металл, бетон и др. Формируемые при утеплении швы не будут подвержены деформациям и разрушению, так как блочное пеностекло не дает усадку. При этом сами блоки имеют достаточно высокие показатели адгезии. Их фиксация на любой строительной поверхности или укладка рядами становится удобной благодаря ровным краям материала.

В-третьих, в составе пеностекла не присутствуют органические компоненты, а значит, этот материал не гниет, не плесневеет, и для грызунов он также не представляет никакого интереса и является слишком прочным по структуре для их беспрепятственного перемещения внутри зданий. Данный утеплитель эффективно защищают здание от потерь тепла, благодаря нулевой паропроницаемости пеностекла.

Основной областью применения вспененного стекла является теплоизоляция сооружений как снаружи, так и внутри подземных и наземных объектов. Это современный утеплитель, который востребован в любой сфере строительства: кровли, фасады, цоколи, гаражи, стоянки, бани, сауны, автомойки. Пеностеко, обладая уникальными свойствами, идеально подходит для утепления помещений в бизнес сфере: конгресс-холлы, концертные залы, гостиничные комплексы.

Преимущества пеностекла

Обеспечение надежной и долговременной термостойкости в любых условиях эксплуатации — главная задача теплоизоляции. Из-за появления влаги и механических повреждений теплоизоляционных материалов их эффективность быстро снижается. Поэтому изобретение начала прошлого века — утепление пеностеклом — вновь обретает потребность в начале нынешнего.
Исследования показывают, наличие 1% влаги в минераловатном утеплителе приводит к росту его коэффициента теплопроводности почти в 2 раза. При этом утеплитель теряет свои механические и теплотехнические свойства. Скопление водяного пара под гидроизоляцией кровли значительно увеличивает теплопотери здания и затраты на его обогрев, а профнастил подвергается коррозии в зимнее время. Утеплитель становится тяжелым, смещаясь с мест крепления, оседает, вследствие чего некоторые участки стен остаются незащищенными.

Пеностекло, с точки зрения теплоизоляции уникально. Материал производится в виде жестких блоков, крошки или окатышей, используется для тепло- и звукоизоляции. Исключительные свойства пеностекла полностью обеспечивают соответствие техническим требованиям и мерам безопасности и позволяют его применять, когда никакой иной утеплитель не соответствует параметрам. Наконец, это единственный теплоизоляционный материал, который разрешен на атомных электростанциях.

Пеностекло представляет собой застывшую стеклянную пену. Это неорганический высокопористый материал, лёгкий и одновременно прочный, образован множеством замкнутых ячеек шарообразной или многогранной формы размером 0,3 — 2,0 мм. Более крупный размер ячеек увеличивает коэффициент теплопроводности утеплителя до 0,08 — 0,1 Вт/мК при (25±5)°С и плотности до 170-200 кг/м3.

Свойства пеностекла (утеплителя):

  • Заданные тепловые характеристики утеплителя изготовленного из пеностекла остаются неизменными со временем.
  • Отсутствие дополнительных затрат на обслуживание и ремонт. Соответствие современным стандартам.
  • Обширный спектр применения. Плитами из пеностекла утепляют фасады и фундаменты. Для засыпной теплоизоляции щебень и гранулы.
  • Пеностекло долговечно сохраняет свои свойства более 100 лет.
  • Имея уникальную структуру закрытых пор, пеностекло отлично шумоизолирует помещение, звуковые волны и вибрация гасятся в толще плиты.
  • Плиты из пеностекла выдерживают значительные нагрузки, поэтому подходят для изготовления различных опорных конструкций, днищ резервуаров и т.п.
  • Пеностекло химически стабильный материал. Он не подвергается процессам окисления, эрозии, коррозии, вымыванию, не ржавеет, не разбухает и не ссыхается, не имеет температурного расширения. Утепление пеностеклом позволяет сохранить в неизменном виде его геометрические параметры.
  • Широкий интервал температур применения пеностекла (от 196оС до +360оС) позволяет производить утепление конструкций, в том числе трубопроводов, которые подвергаются экстремально высоким температурам с колебаниями и перепадами.
  • Материал является неорганическим, а значит в нем нет питательных веществ для грызунов и насекомых. Его крайне сложно прогрызть утеплитель твердый и очень прочный.
  • Пеностекло не горит, его применяют там, где риск возникновения пожаров особенно высок, с его помощью изготавливают противопожарные перегородки, так же используют в качестве вставок в горючие утеплители.
  • Исключительная водонепроницаемость пеностекла позволяет использовать его для утепления сооружений, имеющих непосредственный контакт с водой: фундаменты, подвалы, резервуары и т. д.
  • Исключается возможность образования мостиков холода, так как пеностекло не требуют сквозного крепления. Простой монтаж плит, их обработка и нарезка.
  • Технология производство пеностекла абсолютно экологична. Возможна вторичная переработка материала.

Выше описана лишь малая часть достоинств этого современного теплоизоляционного материал. Можно смело утверждать: утепление пеностеклом технология будущего. Приобрести этот строительный материал вы можете в любое удобное время, позвонив нам по телефону.

Если Вы решили купить блочное пеностекло, не стоит забывать, что материал достаточно хрупок, несмотря на свою высокую прочность, твердость и плотность. Как ни как это стекло и требует осторожного обращения при транспортировке и монтаже.
Выгодно и дальновидно вложить средства можно уже сейчас, выбрав в нашем каталоге строительных материалов блоки из пеностекла. Вам необходимо определить объемы закупки и связаться с менеджером для оформления заказа.

 

 

плюсов и минусов посадки в пенопласт. Как пересаживать и поливать? Как сажать в крошку? Как правильно использовать пеностекло?

  1. Особенности
  2. Как подготовить субстрат?
  3. Как посадить?
  4. Как ухаживать?

Орхидеи — нежные и красивые тропические растения, которые естественным образом растут в теплом и влажном климате. Для создания подобных условий в обычных городских квартирах требуется субстрат, способный постоянно удерживать тепло, влагу и воздух в месте расположения корневой системы. Пеностекло – относительно новая подложка, но уже хорошо зарекомендовавшая себя. В статье мы расскажем о его плюсах и минусах, объясним, как с его помощью подготовить и посадить орхидею, как за ней ухаживать.

Особенности

По признаку корней орхидеи делятся на 2 группы:

  • эпифиты — с воздушной корневой системой;
  • геофитов — с корнями в почве.

Для первой группы нужны легкие вентилируемые субстраты не только для удержания влаги и воздуха, но и для фиксации раскидистых корней в пространстве горшка. Для наземных видов, растущих в обычной почве, субстраты должны быть более тяжелыми и водоемкими.

Эпифиты хорошо растут в пеностекле без добавления других компонентов даже в очень сухом квартирном климате.

Для геофитов пеностекло используют в качестве дренажного слоя или смешивают с другими тяжелыми компонентами почвы.

Материал изготовлен из силикатного стекла, буквально пенящегося при температуре 1200°. В результате получается ячеистый материал высокой прочности, воздушности, сохраняющий постоянное тепло и не пропускающий воду. В связи с этим он используется в строительных целях.

Для нужд цветоводов была изменена формула продукта, а пеностекло приобрело дополнительную способность: впитывать влагу. В результате получается высокоэффективный продукт, улучшающий структуру почвы и повышающий ее продуктивность. Материал не крошится, легко смешивается с другими компонентами. Поэтому для выращивания цветов не используется пеностекло в строительных целях, а только специализированный субстрат GrowPlant. Ценность пеностекла как материала для выращивания орхидей заключается в его характеристиках.

  • Продукт отлично впитывает воду. Пеностекло (GrowPlant) мгновенно насыщается водой при поливе, в отличие от коры дерева, которую приходится замачивать часами. Субстрат поглощает до 70% жидкости в расчете на собственный вес. Расположение пористых ячеек (микро- и макропор) позволяет поддерживать горизонтальное распределение водного баланса, что способствует равномерной дозированной подаче влаги к каждому корню.
  • Вместе с водой поступают минералы (кальций, натрий), присутствующие в самом субстрате, и растение частично питается.
  • Благодаря пористости материала в цветочном горшке сохраняется аэрация, осуществляется необходимый цветам газообмен. Он предотвращает переувлажнение почвосмеси и способствует исключению корневых гнилей.
  • Универсальность пеностекла заключается в широком спектре применения. Может использоваться как самостоятельный наполнитель или как дренаж. Он хорошо сочетается с различными субстратами и наполняется как водой, так и жидкостью с питательными веществами. Например, для маленьких орхидей подойдет смесь пеностекла с керамзитом, а для больших орхидей в этот же состав можно добавить мох сфагнум и кору дуба или сосны.
  • Материал прочный, не портится от влаги, времени, химикатов, не крошится, не слеживается. Его можно использовать неоднократно.
  • Пеностекло не поражается грибком и патологической микрофлорой, его не любят насекомые и грызуны.
  • Подложка экологически чистая, не содержит вредных примесей, ядовитых веществ, летучих паров.
  • Смесь пеностекла с грунтом не приводит к защелачиванию и засолению.
  • Материал не дефицитный и доступен любому цветоводу.
  • Субстрат выглядит эстетично, образуя единую композицию с орхидеей.

Как видите, у подложки много плюсов, но пора поговорить и о минусах.

  • Гранулы не имеют гладкой поверхности, их шероховатость может нарушить веламеновый слой корней.
  • Сам субстрат содержит мало минеральных элементов.
  • В сухих и теплых квартирах потребуется частый полив пеностекла.
  • Мелкие и крупные клетки гранул не связаны между собой, поэтому общая капиллярная связь отсутствует.
  • Орхидея может не сразу воспринять материал искусственного происхождения, потребуется время на адаптацию.
  • Пеностекло весит относительно много.
  • Товар дорогой из-за высокого качества.

Подложка производится неравными фракциями от 5 до 30 мм. Для орхидей используется смесь ингредиентов разного размера.

Продукт может быть в виде гранул, щебня или гравия. Упаковки из пеностекла GrowPlant следует хранить невскрытыми в сухом месте. Срок годности не ограничен.

Как подготовить основание?

Орхидеи высаживают только во влажный субстрат из пеностекла. Материал хорошо впитывает жидкость, но есть способ еще больше увеличить его влагоудерживающую способность. Для этого щебень кипятят, а затем резко охлаждают, поместив в холодную воду. Это дает возможность порам полностью освободиться от присутствия воздуха и впитать как можно больше влаги.

Если пеностекло не кипятить, гранулы все равно придется промывать проточной горячей водой, чтобы освободить их от слишком мелких фракций. После очистки подложку следует оставить без присмотра на сутки, и только после этого продолжить подготовительные работы.

Для посадки орхидеи лучше приобрести горшок из прозрачного пластика, тогда будет легче распределять субстрат по корням и удобнее наблюдать за их развитием и ростом.

Для предупреждения появления грибковых и бактериальных заболеваний у орхидей необходимо использовать жидкий препарат «Фитоспорин-М» , разбавляя его теплой водой. В полученной жидкости необходимо замочить пеностекло на сутки. Можно пойти и другим путем: подержать корни растения в растворе «Фитоспорина-М» 2 часа, а затем высадить в субстрат, насыщенный влагой.

Перед посадкой цветка не лишним будет проверить водородный показатель жидкости (pH). Для этого запаситесь тест-полосками. Нормальное значение составляет 5,8 единиц pH. При повышении показателя в воду необходимо добавить пищевую соду из расчета 1 ст. л. за 1 литр. Через сутки снова проанализируйте рН.

Как посадить?

Когда пенопласт обработан «Фитоспорином» и затем пропитан влагой, пора приступать к пересадке. Вы можете пересадить орхидею определенным образом.

  • Цветок нужно аккуратно вынуть из старого горшка или органического субстрата, корни промыть и тщательно осмотреть.
  • Удалить сухие и поврежденные части секатором.
  • Места порезов можно обработать активированным углем.
  • Погрузить растение в раствор «Фитоспорина» или другого антисептика на несколько часов.
  • Дно горшка необходимо выложить мелким щебнем, крошка образует меньше пустот.
  • Опустите орхидею в емкость для пересадки и, удерживая на весу, равномерно распределите корни по всему объему горшка.
  • Затем необходимо аккуратно заполнить пространство некрупным пеностеклом, стараясь не повредить корни. Чтобы материал уплотнился, нужно слегка постучать по стенкам емкости.
  • В заключение, на самый верх цветочного горшка лучше положить слой крупного щебня.
  • Воздушные корни могут выступать над поверхностью и придавать растению волшебный вид.

Как ухаживать?

В уходе за орхидеями главное не пересушить корни. Есть много способов поливать растение.

  • При обычном поливе лишняя жидкость собирается в поддон, горшок погружается в него на 2-3 см. Когда он высыхает, субстрат притягивает испаряющуюся воду и сохраняет корни растения влажными. При этом способе следующий полив осуществляется только тогда, когда жидкость в поддоне вытечет из полости.
  • Второй способ предполагает погружение емкости с орхидеей на две трети в теплую воду. Подержать горшок нужно всего несколько секунд, и этого будет достаточно, чтобы напитать субстрат влагой.
  • Полив также можно производить гидропоникой. Еще на этапе закладки субстрата в горшок в него устанавливается фитиль. Кончик фитиля всегда должен находиться в воде, которая, поднимаясь выше, постоянно поддерживает влагу в гранулах пеностекла.

Следует обратить внимание на воздушные корни орхидеи. Если они начинают серебриться, значит, растению не хватает влаги, и пора подкормить субстрат.

Комментарий успешно отправлен.

Рекомендуется к прочтению

Метод реплик из пеноматериала в производстве каркасов из биоактивного стекла: устаревшая технология или все еще неиспользованный потенциал?

Материалы (Базель). 2021 июнь; 14(11): 2795.

Опубликовано онлайн 2021 мая 24. DOI: 10.3390/MA14112795

, 1, 2 , 1 , 1 и 1, * 9017K 9017K. и Татьяна Антропова, академический редактор

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

клеточные структуры, близко имитирующие структуру естественной трабекулярной кости. Несмотря на это, существуют важные недостатки, делающие использование каркасов из пенопластового стекла трудным достижением в клинической практике; среди них, безусловно, высокая зависимость всего производственного процесса от оператора является одним из наиболее важных, что ограничивает масштабируемость до промышленного производства и, таким образом, распространение синтетических заменителей кости, воспроизведенных из пены, для эффективного использования в рутинном лечении костных дефектов. Настоящий обзор открывает окно в универсальный мир техники пенопластовых реплик, фокусируя диссертацию на свойствах каркаса, проанализированных в отношении различных параметров обработки, чтобы лучше понять, какие реальные проблемы стоят за узким местом, которое все еще ставит эту технологию на передний план. Олимп наиболее используемых методик в лабораторной практике, не переходя, к сожалению, на более конкретное применение. В частности, будут подробно рассмотрены морфология, механические и массотранспортные свойства каркаса с учетом различных шаблонов, предложенных до сих пор несколькими исследовательскими группами по всему миру. В конце будет представлен всесторонний обзор исследований биоактивных стеклянных пенопластов in vivo, чтобы сделать акцент на характеристиках каркаса в сложной трехмерной среде.

Ключевые слова: метод реплик пены, биоактивные стекла, каркасы, инженерия костной ткани, жертвенные шаблоны, пористость, механические свойства, проницаемость, исследования in vivo

Метод реплик пены был разработан Шварцвальдером и Сомерсом в 1963 году для изготовления пенокерамические [1].

Чен и др. [2] и Legeros et al. [3] были первыми, кто в 2006 году внедрил этот метод в инженерию костной ткани (BTE) для разработки каркасов из биоактивного стекла (BG). С этого момента метод реплики пены широко использовался несколькими исследовательскими группами для получения каркасов из пористого стекла для костной регенерации.

Методика основана на воспроизведении пористой структуры жертвенного шаблона с целью получения его позитивной копии из стекла или стеклокерамических частиц, которые затем спекаются вокруг органической стойки.

В типичном процессе пенопласт погружают в суспензию, состоящую из стеклянных порошков, суспендированных в связующем растворе, для получения однородного покрытия на стойках из пенопласта [4,5].

Характеристики конечного объекта, такие как механические свойства, проницаемость и пористость, можно легко настроить в соответствии с выбранным шаблоном, который определяет пористую архитектуру каркаса и явления массопереноса [6], а также процесс параметры, которые можно настроить для оптимизации структурных свойств конечного продукта. Например, толщину покрытия можно регулировать в зависимости от количества последовательных погружений с целью улучшения механических свойств. Иногда процесс спекания можно оптимизировать либо за счет повышения температуры обработки, либо за счет увеличения твердой нагрузки суспензии, что приводит к увеличению точек контакта между соседними частицами и, таким образом, уменьшению количества пустот между частицами. [7].

Избыток суспензии удаляют путем отжима пеноматериалов, которые затем оставляют сохнуть для получения так называемых сырых тел. После сушки пенопласт выжигают путем высокотемпературной термической обработки, обычно от 300 до 600 °C, чтобы свести к минимуму структурные повреждения покрытия из пористого стекла. После удаления пены стеклянные стойки уплотняют путем спекания при температуре 600–1000 °C в зависимости от состава и размера частиц стекла [5,8]. Часто выжигание пены и спекание стекла совмещают в одной обработке. Осуществляется за счет поддержания очень низкой скорости нагрева на подъеме, чтобы выжечь пену, не повреждая покрытие стекла. Затем обработка заключается в выдержке образца при выбранной температуре спекания в течение нескольких часов для спекания стеклянных распорок [9]. ,10].

обеспечивает схематизацию процесса.

Открыть в отдельном окне

Схематическое изображение метода пенопластовых реплик.

В настоящее время метод пенных реплик является одним из самых популярных, доступных, относительно простых и эффективных методов разработки высокопористых и взаимосвязанных 3D-каркасов [11]. На самом деле, для реализации метода не требуется никакого специального оборудования, и единственные затраты связаны с производством и обработкой стекол, используемых в качестве основного материала, которые должны быть покрыты в любом случае, независимо от производственного процесса, и покупкой жертвенного шаблона. , что минимально. Кроме того, при реализации вариантов с использованием бросовых материалов и природных шаблонов стоимость техники репликации пены можно считать практически нулевой.

Успех этой технологии производства в основном обусловлен ее универсальностью, которая основана на возможности использования широкого спектра жертвенных шаблонов как синтетических (например, коммерческие полимерные губки [2]), так и природных (например, морские губки [12]). ]) происхождения, а также возможность обработки как традиционных плавильных, так и золь-гель стекол и стеклокерамики.

Например, метод реплики пены использовался в сочетании с индуцированной испарением самосборкой (EISA) [13] для изготовления иерархических пористых каркасов BG (HPBG) с использованием полиуретановой пены и поверхностно-активного вещества в качестве кошаблонов для макропор каркаса. и мезопоры соответственно [14,15].

В последнее десятилетие природные биологические материалы в качестве макропористых темплатов получили широкое распространение в связи с их доступностью и низкой стоимостью, что привело к возможности получения разнообразных и экологически безопасных структур [16].

Несмотря на все эти привлекательные аспекты, метод реплик пены в настоящее время страдает одним из наиболее критических недостатков в биомедицинских применениях, который заключается в относительном отсутствии воспроизводимости результатов и контроля макропористой архитектуры, что частично обеспечивается только для небольших и геометрически простых образцов. . Фактически, при увеличении геометрических размеров/сложности образцов, а также количества каждой отдельной партии могут возникать нежелательные и часто неконтролируемые явления [8], такие как образование градиентов суспензии, связанное с окклюзией пор в ограниченном участке. объема, что приводит к переменной пористости между различными образцами. Более того, сильная зависимость конечного результата от оператора препятствует стандартизации производственного процесса, что, к сожалению, препятствует переходу к более конкретному применению.

Кроме того, в отличие от передовых технологий аддитивного производства, невозможно достичь архитектуры пор и пористости, адаптированных к конкретному пациенту, и окончательная архитектура трансплантата должна быть оптимизирована путем предварительного и точного выбора основного материала, особенности темплата и условия спекания [17].

Однако, что касается возможности точного воспроизведения сложной трехмерной трабекулярной архитектуры, типичной для губчатой ​​кости, метод пенных копий, вероятно, остается наиболее многообещающим, что мотивирует дальнейшие усилия по оптимизации процесса.

Морфологические свойства относятся к трехмерной архитектуре скаффолдов, в частности к форме, размеру и взаимосвязанности пор [18].

На эти свойства в основном влияет структура расходуемого шаблона и параметры процесса. Некоторые параметры процесса, такие как температура спекания, в свою очередь, тесно связаны с составом стекла, который определяет термическую реакцию стекла и, таким образом, кинетику расстеклования и уплотнение каркаса при термической обработке [19].].

В следующем разделе будут подробно рассмотрены морфологические свойства каркасов, изготовленных из различных расходуемых шаблонов, с особым вниманием к макропористой архитектуре с открытыми ячейками.

2.1. Реплика синтетических шаблонов

Оба Chen et al. [2] и Legeros et al. [3] разработали каркасы из биоактивного стекла для заушных протезов с использованием полиуретановых (ПУ) губок в качестве расходуемых матриц. С тех пор губки из полиуретана стали наиболее широко используемыми жертвенными шаблонами для производства костоподобных структур на основе стекла. Действительно, их морфологическое сходство с трабекулярной костью с точки зрения архитектуры открытых клеток и высокой взаимосвязанности между соседними порами делает их очень привлекательными шаблонами для изготовления синтетических костных трансплантатов; кроме того, они имеют низкую стоимость (0,01 долл./см 3 [20]) и легко доступны на рынке в виде воздушных фильтров с различной степенью пористости [21,22,23].

В этом разделе представлен обзор биоактивных стеклянных каркасов, изготовленных методом реплик из пенопласта с использованием полиуретановых губок в качестве расходуемых шаблонов.

Чен и др. [2] разработали каркасы на основе 45S5 Bioglass ® с использованием полностью сетчатых пенополиуретанов на основе полиэстера с 60 порами на дюйм (ppi) от Recticel UK (Corby) в качестве расходуемых шаблонов (a, b) [2].

Открыть в отдельном окне

( a ) Изображение пенополиуретана (PU) с цифровой камеры и ( b ) СЭМ-изображение пенополиуретана, воспроизведенное соответственно из Boccardi et al. [12] и Zhang et al. [24] в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution. ( c f ) Пористая структура и морфология распорки пенопластов, производных 45S5 Bioglass ® , спеченных при ( c , d ) 900 °C в течение 5 часов; ( е , ф ) 950 °С в течение 2 ч; и ( г , ч ) 1000 °С в течение 1 ч. Рисунки от ( c ) до ( h ) воспроизведены с разрешения Chen et al. [2] (Авторское право © 2021 Elsevier Ltd.).

Суспензию получали добавлением порошков расплава 45S5 Bioglass ® (размер частиц ~5 мкм) к раствору связующего на основе поливинилового спирта (ПВС) [2].

Были использованы три различных режима спекания, т. е. 900 °C/5 ч; 950 °С/0–5 ч; и 1000 °C/0–2 ч, чтобы исследовать влияние термической обработки на пористую микроструктуру и механические свойства. Скорость нагрева и охлаждения составляла 2 и 5 °С/мин соответственно [2].

Макропористая сетка и микроструктура каркасов, полученных при различных условиях спекания, показаны на c–h.

Для всех полученных образцов общая пористость составляла ~90 %, а макропоры находились в диапазоне 510–720 мкм независимо от условий спекания.

Сравнивая c, e, g, можно заметить, что распорки ячеек были намного толще при спекании при 1000 °C в течение 1 часа, чем при 900–950 °C в течение 2–5 часов, поскольку достижение более высокой температуры позволяло увеличить уплотнение стекла.

Изображения при большем увеличении показывают, что в каркасе, термически обработанном при 900 °C (d), было достигнуто низкое спекание. Действительно, по-прежнему можно было наблюдать присутствие частиц стекла, при этом матриксы, термически обработанные при 950 °С (е), демонстрировали большее спекание, а обработанные при 1000 °С (з) полностью спекались. В последнем частицы стекла уже не были различимы, а поверхность каркаса казалась гладкой и круглой. Действительно, с повышением температуры вязкость уменьшалась, и спекание в вязком потоке становилось более предпочтительным [2].

В каркасах, спеченных при 1000 °C (h), наблюдались мелкие кристаллические зерна диаметром 0,5 мкм.

Рентгенофазовый анализ показал, что кристаллизация произошла во всех матриксах [2]. Этот результат подтвердил наличие широкой кристаллизации перед значительным вязкотекучим спеканием в 45S5 Bioglass ® и других биоактивных стеклах [2]. Биостекло ® фактически кристаллизуется до того, как будет достигнут значительный уровень спекания из-за присутствия сильно разрушенной сетки кремнезема [25].

Кроме того, из-за ограниченного вязкостного течения или диффузии в 45S5 Bioglass ® пустоты, образовавшиеся в результате выгорания пенополиуретана, не заполнялись и оставались в виде пор треугольной формы в стойках () [4]. Аналогичные морфологии были получены для нескольких пенокерамических материалов, полученных методом полимерной губки [26].

Открыть в отдельном окне

Полый центр одиночной стойки из вспененного материала Bioglass ® , спеченного при 1000 °C в течение 1 часа. Рисунок воспроизведен с разрешения Chen et al. [2] (Авторское право © 2021 Elsevier Ltd.).

Впоследствии Baino et al. [27] удалось получить хорошо уплотненные каркасы из Bioglass ® без пустот, образовавшихся в результате шаблона. Это достижение было достигнуто спеканием Bioglass ® при температуре, при которой порошки начинали плавиться. Несмотря на используемую высокую температуру спекания, каркасы характеризовались пористостью 70%, достаточной для применений BTE, и размером пор от 100 до 600 мкм [27].

В том же исследовании Baino et al. [27] использовали стекло CEL2 для изготовления биоактивных стеклокерамических матриксов. CEL2 – силикатное стекло состава 45SiO 2 –3P 2 O 5 –26CaO–7MgO–15Na 2 O–4K 2 O мол. % первоначально разработано и исследовано Vitale-Brovarone et al. [28] в Туринском политехническом университете.

Состав системы сильно влияет на тепловое поведение материала. Действительно, в стекле CEL2 вязкотекучее спекание начинается при температуре стеклования и полностью завершается до начала кристаллизации. По этой причине стекло CEL2 позволяет получать каркасы с более высокой степенью спекания по сравнению с Bioglass 9.каркасы 0173 ® [27].

Кроме того, в этих матриксах обнаружены хорошо связанные между собой поры размером 100–500 мкм [27].

Каркасы CEL2 с аналогичной морфологией были получены Vitale-Brovarone [29]. В этом исследовании было обнаружено, что размер частиц представляет собой важный фактор в получении открытой и взаимосвязанной пористости. Действительно, частицы CEL2 диаметром 30 мкм приводили к большой закрытой пористости в конечном каркасе, в то время как частицы с размером менее 30 мкм давали наилучшую пропитку губки [29].].

Путем обращения молярных количеств SiO 2 и P 2 O 5 в CEL2 было получено фосфатное стекло ICEL2 [9]. Это стекло характеризуется более узким окном спекания, чем стекло CEL2, и, следовательно, более низкая степень спекания была достигнута в каркасах ICEL2 (), разработанных Baino et al. [9] в отношении каркасов CEL2.

Открыть в отдельном окне

РЭМ-изображение каркаса ICEL2. Рисунок адаптирован с разрешения Baino et al. [9] (Авторское право © 2021, Springer Science Business Media, LLC).

Однако структуры ICEL2 продемонстрировали эффективное уплотнение распорок пор [9].

Что касается размера пор, то не было никакой разницы между каркасами CEL2 и ICEL2 [9].

Первый каркас из кальций-фосфатного стекла был разработан Legeros et al. [3]. Они использовали стекло в системе CaO–CaF 2 –P 2 O 5 –MgO–ZnO и сетчатую губку из эфира полиуретана в качестве расходуемого шаблона. Эта губка имела 500 трехмерно связанных между собой открытых пор на каждый погонный миллиметр [3].

Суспензия состояла из порошков кальций-фосфатного стекла, дистиллированной воды и органических добавок, таких как связующее вещество, диспергатор и добавка для химического регулирования сушки (DCCA). Поливиниловый спирт (ПВС), полиэтиленгликоль (ПЭГ) и диметилформамид были выбраны в качестве связующего, диспергатора и добавки для химического регулирования сушки соответственно [3].

Перед погружением поверхностный слой губки обрабатывали ультразвуком в 2% растворе NaOH для повышения ее гидрофильности [3].

Наконец, стекло спекалось в течение 2 ч при различных температурах от 650 до 850 °C [3].

Эту процедуру повторяли дважды для утолщения каркаса каркасов и, как следствие, повышения прочности на сжатие [3].

показаны полученные матриксы после однократного спекания при 850 °С (а) и двукратного (б).

Открыть в отдельном окне

Фотографии губчатых пенополиуретанов на основе сложных эфиров после спекания при 850 °C ( a ) однократно и ( b ) два раза. Рисунок адаптирован из Park et al. [3] с разрешения (Copyright © 2021, Springer Science Business Media, Inc.).

Каркасы, полученные при различных условиях спекания, показаны на рис.

Открыть в отдельном окне

РЭМ-изображения каркасов, спеченных при ( a ) 650 °C, ( b ) 700 °C, ( c ) 800 °C, ( d ) С. Рисунок адаптирован из Park et al. [3] с разрешения (Copyright © 2021, Springer Science Business Media, Inc.).

Каркасы, термически обработанные при 650 °C, имели серый цвет, а каркасы, спеченные при 850 °C, были белыми. Серый цвет обусловлен остатками губки и добавками, все еще присутствующими в образце из-за низкой температуры спекания [3].

Стеклянные порошки, спеченные при 650 °C, только что начали связываться друг с другом (а). По мере повышения температуры спекания количество и размер пустот между порошками уменьшались (б, в). Скаффолды, спеченные при 850 °С, показали плотную микроструктуру без пустот и трещин (г) [3].

Скорость нагрева оказалась одним из наиболее важных факторов в получении качественных каркасов. Действительно, использование скорости нагрева выше 3 °C/мин приводило к очень слабым или локально разрушенным каркасам. Вероятно, это было связано с удалением губки до образования перешейков между частицами и с недостаточной прочностью связывания частиц. При использовании скорости нагрева менее 1 °С/мин была получена более прочная трехмерная структура с взаимосвязанными открытыми порами [3]. Макропоры в этих матриксах составляли около 500~800 мкм [3].

Позднее Lee et al. [30] изготовили каркасы из кальций-фосфатного стекла, имеющие те же морфологические свойства, что и разработанные Legeros et al. [3]. Это сходство объясняется тем, что оба матрикса были изготовлены из одного и того же стекла, спекались при одинаковой температуре и подвергались процессу двойного покрытия и двойного спекания.

В другом исследовании Байно и Витале-Бровароне [31] с использованием экспериментального силикатного стекла состава 57SiO 2 –34CaO–6Na 2 O–3Al 2 O 3 (моль. %), названные SCNA, получили матриксы с бимодальным распределением пор по размерам: поры > 100 мкм и поры < 10–20 мкм, что делает их подходящими для заушных применений [31]. ]. Действительно, поры размером 100–150 мкм способствуют образованию новой кости, врастанию кости и образованию капилляров, а поры менее 50 мкм стимулируют взаимодействие между клетками и материалами и остеоинтеграцию [32].

Силикатное стекло, широко используемое для производства каркасов, — стекло 13-93, состав которого 53SiO 2 –20CaO–6Na 2 O–12K 2 O–5MgO–4P 2 O 5 (мас. %). Это стекло характеризуется большим окном спекания по сравнению с 45S5 Bioglass ® , что приводит к более выгодным характеристикам вязкостного течения и, в свою очередь, к большему уплотнению [33].

Например, каркасы 13-93, изготовленные Fu et al. [33] были полностью плотными, с гладкой поверхностью и размером пор 100–500 мкм [33]. Кроме того, треугольные пустоты, возникающие в результате разложения пенополиуретана, типичные для Bioglass 9.0173 ® , в матриксах 13-93 отсутствовали, так как они были заполнены легким вязким течением этого стекла при спекании [33].

13-93 Каркасы BG с аналогичной морфологией были произведены Liu et al. [34]. Это сходство объясняется тем фактом, что, помимо того же состава стекла, Лю также использовал тот же состав суспензии и температуру спекания, что и Fu et al. [33].

В том же исследовании Liu et al. использовали то же стекло (13-93 BG) также для создания каркасов с ориентированной морфологией путем однонаправленного замораживания суспензий на основе камфена. Ориентированные матриксы имели меньшую пористость (50%) и размер пор (50–150 мкм) по сравнению с трабекулярным [34].

В другом исследовании Fu et al. [35] разработали каркасы из боратного стекла, заменив весь SiO 2 в 13-93 на B 2 O 3 . Этот состав стекла, названный 13-93B3, полностью превращается в гидроксиапатит со скоростью, которая в три-четыре раза выше, чем у силикатных каркасов 13-93, что открывает путь для новых применений [35]. Замена оксида кремния на оксид бора не привела к существенным различиям в конечной пористой структуре матрикса, поскольку 13-93 и 13-93В3 имели примерно одинаковую трехмерную архитектуру и одинаковый размер пор (100–500 мкм) () [35]. Следует отметить, что из-за разного состава стекол (13-93 и 13-93Б3) использовалась разная температура спекания; каждая температура спекания подходила для уплотнения стекла без его кристаллизации [33,35].

Открыть в отдельном окне

Пористая микроструктура ( a ) каркаса из биоактивного стекла (BG) 13-93 [33] (Copyright © 2021 Acta Materialia Inc.) и ( b ) 13-93B3 леса [35] (Авторское право © 2021, John Wiley and Sons). Рисунки воспроизведены из Fu et al. [33,35] с разрешения.

Би и др. [36] изготовили матриксы из стекла 13-93Б3 и стекла 13-93Б3, легированного медью, с тремя различными микроструктурами, описанными как трабекулярная, ориентированная и волокнистая () [36].

Открыть в отдельном окне

СЭМ-изображения каркасов из биоактивного стекла 13-93B3 (слева) и каркасов из легированного медью 13-93B3 (справа) с тремя различными морфологиями, использованными в этом исследовании: ( а , б ) трабекулярные; ( c , d ) ориентированные, где поры ориентированы в радиальном направлении; ( e , f ) волокнистый. Рисунок воспроизведен с разрешения авторов [36].

Каркасы с трабекулярной морфологией изготовлены методом репликации полимерной пены, каркасы с ориентированной морфологией изготовлены путем однонаправленного замораживания суспензий на основе камфена, а каркасы с волокнистой морфологией получены путем термического сплавления произвольно ориентированных коротких волокон [36] .

В целом архитектура и размер пор нелегированных матриксов были аналогичны соответствующим легированным каркасам, что свидетельствует о независимости морфологических свойств от присутствия CuO (разница между a, b обусловлена ​​использованием двух разных устройств SEM ) [36].

Трабекулярные матриксы характеризовались пористостью 77% ± 5% и размером пор 200–400 мкм. Волокнистые каркасы показали пористость 50% ± 2% и размер пор 50-500 мкм. Ориентированные матриксы имели пористость 62% ± 5% и столбчатые поры диаметром от 60 до 200 мкм [36]. Таким образом, метод реплики пены позволяет получать матриксы с большей пористостью и размером пор, чем матриксы, полученные при однонаправленном замораживании суспензий на основе камфена и термическом сплавлении произвольно ориентированных коротких волокон. 9Каркасы 0015

13-93B3 ограничены восстановлением ненагруженных костных дефектов из-за их быстрой скорости деградации.

This limit is exceeded by 13-93B1 borosilicate glass with the composition 6Na 2 O–8K 2 O–8MgO–22CaO–18B 2 O 3 –36SiO 2 –2P 2 O 5 (моль.%), полученный заменой одной трети молярной концентрации SiO 2 в стекле 13-93 на В 2 О 3 . Это стекло разлагается и превращается в гидроксиапатит (ГА) быстрее, чем силикат 13-9.3 стекло, но медленнее, чем борат 13-93Б3.

Каркасы, изготовленные Gu et al. [37] со стеклом 13-93Б1 продемонстрировала трабекулярную архитектуру с пористостью 78% ± 8% и размером пор 400–650 мкм [37].

Поскольку существенных различий между матриксами из стекла 13-93, 13-93Б1 и 13-93Б3 нет, разумно предположить, что частичная или полная замена SiO 2 на В 2 О 3 не влияет на морфологические свойства конструкции.

Путем обращения молярных количеств SiO 2 и B 2 O 3 в стекле 13-93B1 получают боросиликатное стекло, обозначаемое как двойное щелочноборатное (D-Alk-B) стекло. Также это стекло обеспечивает достаточное вязкое течение при спекании, что позволяет получать плотные и гладкие стойки [38].

Например, Liu et al. [38], спекая это стекло при соответствующей температуре между Tg и Tx, получали каркасы, характеризующиеся очень гладкой поверхностью и плотными стойками [38].

Размер пор (200–300 мкм) был несколько меньше, чем у матриксов, изготовленных этим методом [38].

Wang et al., загружая стекло D-Alk-B CuO [39], Fe 3 O 4 [40] и ZnO [41] соответственно в трех разных исследованиях, получили каркасы с похожими морфология. Сходство между этими трехмерными пористыми структурами связано с тем, что все они были изготовлены с использованием губки плотностью 50 ppi и спекались примерно при одинаковой температуре [37,39]. ,40,41]. Кроме того, тот факт, что все эти каркасы имели одинаковую морфологию, предполагает, что легирующий элемент не влияет на их структуру.

В последние несколько лет мезопористые биоактивные стекла привлекли значительное внимание для регенерации кости из-за их высокой удельной поверхности, биологической активности и свойств доставки лекарств [42]. Таким образом, несколько исследователей использовали MBG для разработки каркасов с использованием метода реплики пены для приложений инженерии костной ткани.

Например, Zhang et al. [43,44] изготовили матриксы MBG, содержащие стронций, с использованием совместных шаблонов из неионогенного блок-полимера EO20-PO70-EO20 (P123) в качестве мезопористого шаблона и полиуретановой губки в качестве макропористого шаблона [43,44].

Эти каркасы имели хорошо упорядоченную и однородную конфигурацию мезопористых каналов с порами 4,5–5 нм и крупными порами в диапазоне 300–500 мкм [43,44].

Кроме того, было отмечено, что присутствие стронция вызывает уменьшение хорошо упорядоченных мезопористых структур [43,44].

В другом исследовании Sui et al. [45] разработали каркасы MBG с использованием (45)CaCl 2 . Полученные матриксы имели мезопористо-макропористую сшитую структуру с мезопорами около 6,40 нм и макропорами в диапазоне 300-500 мкм [45].

В последнее время метод реплик из пенопласта также использовался для изготовления каркасов из стекло-полимерного композита.

Идея разработки композитных каркасов возникла из-за необходимости получения пористых продуктов с лучшими механическими свойствами.

Известно, что кость является композиционным материалом, и высокая прочность на растяжение и вязкость разрушения кости во многом обусловлены наличием коллагеновых волокон [38]. Основываясь на этих знаниях, каркасы BG можно комбинировать с полимерами для улучшения их механических свойств [46].

Например, Bretcanu et al. [6] изготовили композитные каркасы путем покрытия пены 45S5 Bioglass ® поли(3-гидроксибутиратом) (P(3HB)) [6], полученным из бактерий, термопластичным полимером, характеризующимся хорошей технологичностью наряду с подходящей биосовместимостью и поведением при разложении, для полной деградации в водной среде требуется более 52 недель.

Во-первых, каркасы 45S5 Bioglass ® были изготовлены с использованием метода пенопласта. При термообработке до 1100 °С стекло кристаллизовалось, в результате чего образовались стеклокерамические матриксы. Затем полученные структуры погружались в раствор П(3ГБ) на фиксированное время и оставлялись для высыхания [6].

Важным результатом было то, что образцы сохраняли высокопористую структуру с взаимосвязанными порами, несмотря на полимерное покрытие [6].

Баласубраманян и др. [47] разработали композитные каркасы, имитирующие костно-хрящевую область, состоящие из высокобиоактивной, пористой стороны кости и коллагенсодержащей части фибриллярного хряща [47].

Метод реплик из пеноматериала привел к получению высокопористых каркасов на основе биостекла 45S5 ® , сходных со структурой губчатой ​​кости. Покрытие погружением поликапролактона (PCL) значительно улучшило механические свойства каркасов. Электропрядение создавало слой субмикрометрической волокнистой сетки коллаген-ПКЛ поверх каркасов Bioglass ® [47].

Эти слои показали выравнивание волокон между распорками, что, как считается, способствует уплощению, удлинению и прикреплению хондроцитов [47].

Композитные каркасы также изготавливались из стекол, отличных от 45S5 Bioglass ® .

Например, Erol et al. [48] ​​разработали каркасы из борсодержащего силикатного стекла, покрытые альгинатом, сшитым ионами меди [48].

Альгинат образовывал равномерное покрытие на поверхности матрикса, не закупоривая поры, размер которых составлял от 100 до 500 мкм [48].

Стойки оказались хорошо уплотненными, пустоты от выгорания губки отсутствовали. Этот результат свидетельствует о том, что условия спекания были выбраны правильно, что привело к обширному уплотнению за счет вязкого течения без образования кристаллических фаз [48].

Исследование Wu et al. [42] предложили пример композитного каркаса, изготовленного с использованием мезопористого биоактивного стекла [42]. Эта исследовательская группа использовала P123 в качестве мезопористого шаблона и полиуретановую губку в качестве макропористого шаблона для изготовления каркаса. Затем каркас модифицировали раствором шелка для улучшения механических свойств [42].

Полученный материал имел гладкую шелковую пленку на поверхности пор. Модификация шелком улучшала непрерывность и однородность сети пор и не влияла на размер пор (200–400 мкм) [42].

В последнее время иерархическим системам, основанным на биосовместимых мезопористых материалах, приписывают большой потенциал благодаря возможности обеспечения ими уникального набора функций, определяемых их своеобразной мезопористой текстурой. Полученная в результате сверхвысокая удельная поверхность (SSA) при воздействии физиологической среды отвечает за повышенную биологическую активность и локальное высвобождение терапевтических элементов [49], таких как Si, Ca, Mg, Mn, Cu, Fe, Co, Ga, Ag, и другие (дополнительную информацию о высвобождении ионов из каркасов на основе BG можно найти в [50]), что приводит к лучшей остеоинтеграции имплантата, а также к улучшению регенеративного потенциала. Более того, их способность нагружать лекарственными препаратами вызывает специфические терапевтические эффекты, т. е. улучшение остеогенеза и ангиогенеза, антибактериальные свойства [49].].

В связи с этим Tang et al. [51] изготовили тримодальный макро-/микро/нанопористый каркас (TMS) с использованием EO106-PO70-EO106 (F127) в качестве мезопористой матрицы, метилцеллюлозы в качестве микропористой матрицы и полиуретановой губки в качестве макропористой матрицы. Мезопористая структура была адаптирована для захвата рекомбинантного морфогенетического белка человеческой кости-2 (rhBMP-2) [51].

ТМС показала взаимосвязанные макропоры размером 200–500 мкм, микропоры <10 мкм и мезопоры размером 7,5 нм, захваченные rhBMP-2 [51].

2.2. Реплика природных шаблонов

В последние годы природные структуры были источником вдохновения для биомедицинских исследователей [52,53] в их попытках улучшить механические и биологические характеристики каркасов из биоактивного стекла, поддерживающих заживление и регенерацию костей.

2.2.1. Реплика морских губок

Реплика пенополиуретана позволила создать высокопористые и взаимосвязанные структуры, которые, однако, характеризовались низкими механическими свойствами, что ограничивало их пригодность для клинического применения в местах, несущих нагрузку. Как следствие, морские губки были исследованы в качестве жертвенных матриц для получения матриксов с пониженной общей пористостью и, как следствие, повышенными механическими свойствами без потери взаимосвязанности пор, необходимой для значительного врастания кости [12].

Каннингем и др. [54] были первыми, кто использовал морские природные губки в качестве жертвенных шаблонов вместо пенополиуретана для разработки каркасов на основе гидроксиапатита [54]. Полученные матриксы показали высокий уровень пористости с размером пор до 200 мкм, что оказалось достаточным для полной интеграции пены в естественную ткань [54].

Позже природные морские губки были использованы Boccardi et al. [12] для разработки каркасов на основе Bioglass ® с использованием техники реплик. Они использовали Spongia Aagaricina (SA) и Spongia Lamella (SL), принадлежащие к семейству «Elephant Ear», добытые в Индо-Тихоокеанском океане (Pure Sponges, Solihull, UK) и Средиземном море (Hygan Products Limited, Hartshill, Великобритания) соответственно [12]. Эти губки, благодаря тысячелетней эволюции фильтрации воды, приведшей к формированию взаимосвязанной пористой структуры, являются перспективными материалами для разработки каркасов для инженерии костной ткани [55].

SA и SL показали рост в форме вазы или веера и поверхность, состоящую из тонких волокон [12]. Как сообщили Пронзато и Манкони [53], удалось выделить две различные структуры: вдыхающую (а, в) и выдыхающую (б, г) поверхности, в зависимости от направления потока воды в губках в их естественной среде обитания. [12]. Архитектурные свойства природных морских губок обобщены в [12].

Открыть в отдельном окне

( a ) Вдыхаемые поверхности и ( b ) выдыхаемые поверхности губки Spongia Aagaricina (SA). ( c ) Вдыхаемые поверхности и ( d ) выдыхаемые поверхности губки Spongia Lamella (SL). ( e ) Поверхности для вдыхания и ( f ) поверхности для выдыхания из аналога пены SA (BG-SA). ( г ) Поверхности для вдоха и ( h ) Поверхность для выдоха из пенопласта SL (BG-SL). Рисунок адаптирован из Boccardi et al. на условиях лицензии Creative Commons Attribution [12].

Таблица 1

Краткое изложение архитектурных свойств природной морской губки. Таблица адаптирована из Boccardi et al. [12].

Property SL SA
Pore dimension inhalant surface 1.0 ± 0.1 mm 590 ± 50 µm
Pore dimension exhalant surface 1. 7 ± 0.2 mm 920 ± 90 мкм
Толщина стенки пор 540 ± 80 мкм 400 ± 40 мкм

Открыто в отдельном окне

Что касается изготовления матриксов, то использовалась техника реплик в соответствии с методом, предложенным Chen et al. [2]. Полученный из расплава порошок 45S5 Bioglass ® (размер частиц ~5 мкм) добавляли к раствору ПВС-вода для получения суспензии [12]. SL погружали в суспензию порошка Bioglass ® три раза, в то время как для SA требовалось только два цикла покрытия. Условия выгорания и спекания составляли 400 °С/1 ч и 1050 °С/1 ч соответственно, скорости нагрева и охлаждения — 2 и 5 °С/мин соответственно [12].

СЭМ-изображения полученных копий пен SA и SL (BG-SA и BG-SL соответственно) показаны в e–h.

СЭМ-изображения показали, что почти все промежутки между волокнами морских губок заполнены частицами Bioglass ® , а макропористая структура воспроизведена оптимально. Действительно, все еще можно было различить вдыхаемую и выдыхаемую поверхности обоих видов губок [12].

Наблюдались поры небольшого размера, соединяющие более крупные поры, что создавало сильно взаимосвязанную пористую структуру (>99,5%) [12].

Общий размер пор находился в пределах 10–600 мкм и 10–900 мкм, а средний размер пор составлял 215 ± 20 мкм и 265 ± 120 мкм для BG-SA и BG-SL соответственно. В частности, пены морских губок характеризовались большим количеством пор в диапазоне 0–200 мкм и в диапазоне 200–500 мкм [12].

Наличие большого количества пор в диапазоне 10–200 мкм имеет основополагающее значение для полной колонизации матриксов клетками, так как это также улучшает поток биологических жидкостей внутри пористой структуры и способствует полной интеграции с окружающие ткани [56,57], тогда как поры в диапазоне 200–500 мкм важны для интеграции кости и неоваскуляризации [56,57].

Общая пористость BG-SL и BG-SA составила 76% ± 2% и 68% ± 0,2% соответственно. Таким образом, аналоги пенополиуретана морской губки имели меньшую общую пористость, чем аналоги пенополиуретана, но в то же время эти пены имели значительную микропористость, которая практически полностью отсутствовала у аналогов пенополиуретана [12].

Достижение улучшенных механических свойств, о которых будет сказано ниже, в сочетании с высокой взаимосвязанностью пор и широким распределением пор по размерам подтвердило выбор использования природных морских губок в качестве пористых прекурсоров для изготовления каркасов из костной ткани [12].

2.2.2. Копия хлеба

Fiume et al. [10] впервые использовали черствый хлеб в качестве жертвенного шаблона для изготовления каркасов для БТЭ. Выбор пал на черствый хлеб, потому что он предлагает ряд преимуществ, таких как доступность, вклад в утилизацию пищевых отходов и экономичность производственного процесса [10].

Использовали промышленный хлеб, полученный из промышленных отходов (Roberto Industria Alimentare S. r.l., Тревизо, Италия) [10].

9Снимки 0012 СЭМ показали, что промышленный хлеб имел трабекулярную морфологию (а, б), которая напоминала губчатую кость [10]. Хлеб действительно характеризовался порами правильного размера и формы, однородно распределенными и хорошо связанными между собой. Наблюдались как крупные макропоры размером 100–300 мкм, так и более мелкие размером 10–20 мкм [10].

Открыть в отдельном окне

СЭМ-микрофотографии ( a , b ) использованного хлеба и ( c , d ) стеклянного каркаса. Рисунок воспроизведен из Fiume et al. [10] в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).

Для изготовления каркасов стекло 47,5Б состава 47,5SiO 2 –20CaO–10MgO–2,5P 2 O 5 –10K 2 O–10Na

5 8 O 90% (моль. %), [моль] в качестве исходного материала использовали полученный из расплава метод. №

Суспензию готовили добавлением стекла в раствор вода–ПВС. Сырые тела подвергали термообработке при 750 °С в течение 3 ч (скорость нагрева 5 °С/мин). Температуру спекания устанавливали выше начала кристаллизации, которое обнаруживалось при Тх = 700 °С, из-за хрупкости каркасов, спеченных при более низких температурах, по оценке ранних испытаний [10].

c, d показаны СЭМ-изображения полученных матриксов.

При спекании образец претерпел заметные изменения как в морфологии, так и в распределении пор по размерам по сравнению с исходным шаблоном. Однако морфология исходного хлебного шаблона все же была четко различима (в) [10].

В частности, уплотнение, происходящее в процессе спекания, вызвало уменьшение размера пор [10]; однако размер все еще подходил для целей TE. Действительно, межпоровые окна размером 20–100 мкм достаточны для обеспечения васкуляризации каркаса [59].].

На изображениях, полученных при большем увеличении (d), можно было наблюдать на каркасе ту же морщинистую поверхность, что и на хлебной матрице, что полезно для взаимодействия клеток и имплантатов. Действительно, было обнаружено, что микрометрическая шероховатость на поверхности устройства может способствовать белково-опосредованной клеточной адгезии [60].

Кроме того, на изображениях SEM были обнаружены пустоты внутри конструкции. Вероятно, это было связано с плохой пропиткой жертвенного шаблона [10].

Скаффолды имели пористость 72 ± 1,5 об. %, что находится в диапазоне губчатой ​​кости [10].

Хотя предварительные результаты подтверждают использование черствого хлеба в качестве шаблона для изготовления каркасов для заушных протезов, неоспорима необходимость дальнейшей оптимизации процесса для повышения его надежности и воспроизводимости. Фактически наиболее актуальный вопрос, касающийся выбранного шаблона, был непосредственно связан с возникновением пористости хлеба в пределах заданного объема. Действительно известно, что пористость мякиша хлеба является результатом естественного процесса, известного как разрыхление, и поэтому его трудно контролировать, особенно в домашних процессах.

2.2.3. Реплики растительных и грибковых шаблонов

Стебли кукурузы, стебли рогоза и стебли грибов использовались в качестве макропористых шаблонов для изготовления каркасов HPBG [16, 61, 62].

Цзян и др. [16] применили метод реплик пены в сочетании с EISA для производства иерархических пористых каркасов TiO 2 из биостекла с использованием стебля кукурузы в качестве макропористой матрицы и P123 в качестве мезопористой матрицы [16].

Сначала они приготовили раствор прекурсора, используя P123. Далее стебли кукурузы замачивали в растворе прекурсора на 1 сут, а затем образцы высушивали при комнатной температуре в течение 12 ч. Процесс погружения и сушки повторяли дважды для каждого каркаса. Наконец, образцы подвергали термической обработке при 550 °С в течение 5 ч на воздухе для выжигания шаблонов стеблей кукурузы [16].

СЭМ-фотографии стеблей кукурузы и полученного каркаса приведены в .

Открыть в отдельном окне

СЭМ-изображения ( a ) стебля кукурузы и ( b ) TiO 2 — стеклянный каркас. Рисунок адаптирован из Jiang et al. [16] с разрешения (Copyright © 2021, Springer Science Business Media, LLC).

Как видно, каркас идеально повторял исходную морфологию и структуру стебля кукурузы, демонстрируя двумерную упорядоченную макропористость, характеризующуюся размером пор около 30–50 мкм [16].

Макропоры >10 мкм не только увеличивают контактную поверхность и сопротивление потоку для адгезии клеток, но и переносят кровь и материю большого размера к новой ткани. Кроме того, они способствуют свободному проникновению клеток и внутриклеточной жидкости [63].

Что касается нанопористости, то образец имел объем пор примерно 0,16 см 3 /г, размер мезопор 4,4 нм и площадь поверхности 153 м 2 /г [16].

Кроме того, Ma et al. [61] использовали метод реплик пены в сочетании с EISA для производства каркасов HPBG, но в качестве макропористого шаблона (а) был выбран стержень рогоза с порами от 40 до 60 мкм [61]. Сначала готовили раствор прекурсора с использованием Р123, затем стебель рогоза замачивали в растворе прекурсора на 1 сут, а шаблоны растений сушили при комнатной температуре в течение 12 ч. Эти процессы повторялись дважды. После этого образец был прокален при 550 °С в течение 6 ч [61].

Открыть в отдельном окне

СЭМ-изображения ( a ) стеблей растительного шаблона рогоза и ( b ) полученного каркаса. Рисунок воспроизведен с разрешения Ma et al. [61].

СЭМ-изображения полученного каркаса HPBG приведены в b.

b показывает, что материал приблизительно копировал структуру макропор стебля рогоза [61]. Действительно, матрикс характеризовался наличием макропор размером 30–50 мкм, причем размер пор несколько уменьшался за счет уплотнения при высокотемпературной термообработке [61].

Имеются экспериментальные данные о том, что поры размером менее 50 мкм стимулируют взаимодействие между клетками и материалами и остеоинтеграцию [32].

Иерархическое пористое стекло имело объем пор 0,137 см 3 /г, размер мезопор 3,86 нм и площадь поверхности 154,22 м 2 /г [61].

Таким образом, HPBG, полученный Ma et al. [61] как с макропористой, так и с мезопористой структурой, оказался пригодным для инженерии костной ткани и доставки лекарств [61].

Хан и др. [62] изготовили каркасы из иерархического пористого биоактивного стекла (система SiO 2 –CaO–P 2 O 5 ) с использованием двухшаблонного метода [62]. В качестве макропористого шаблона использовали ножку гриба, а в качестве мезопористого шаблона использовали Р123. Выбор макропористого шаблона пал на ножку гриба из-за ее уникального трехмерного мицелия и большого объема пор. Мицелий — вегетативная часть грибов, состоящая из массы ветвящихся нитевидных гиф. Он характеризуется трехмерной пористой структурой размером 20–40 мкм, как показано в [62]. Что касается производства строительных лесов, Han et al. [62] приготовили раствор прекурсора мезопористого биоактивного стекла (MBG-p), используя P123 в качестве мезопористой матрицы. Стебли грибов замачивали в растворе МБГ-п на 1 сут, затем образцы высушивали при комнатной температуре в течение 12 ч. Этот процесс погружения и сушки повторялся дважды для каждого каркаса. Наконец, образцы подвергали термической обработке при 550 °С в течение 5 ч на воздухе для выжигания шаблонов ножки гриба. Полученные иерархические пористые материалы получили название MRBG [62].

Открыть в отдельном окне

СЭМ-изображения ( a ) мицелия и ( b ) биоактивного каркаса, полученные путем репликации стебля гриба (MRBG). Рисунок адаптирован из Han et al. [62] с разрешения (Copyright © 2021, Springer Science Business Media New York).

b показывает репрезентативное СЭМ-изображение MRBG [62].

Полученный матрикс имел сетчатую структуру растительного шаблона с размером пор 10–30 мкм. Поэтому трехмерная структура мицелия была воспроизведена идеально. Однако MRBG показал меньший диаметр по сравнению с мицелием из-за высокотемпературной обработки [62].

Что касается нанопористой текстуры, MRBG имел объем пор примерно 0,14 см 3 /г, размер мезопор 3,4 нм и площадь поверхности 107,28 м 2 /г [62].

Благодаря как макропористой, так и мезопористой структуре MRBG продемонстрировал хорошую биоминерализацию, прикрепление к клеткам и способность контролировать доставку лекарств. Эти аспекты сделали полученный каркас перспективным материалом для регенерации тканей [62,63].

2.2.4. Реплика деминерализованного костного матрикса

Использование костного матрикса в качестве жертвенного шаблона может быть полезной стратегией для воспроизведения наиболее специфических морфологических особенностей трабекулярной кости [64].

Использование кальцинированного костного матрикса позволяет точно воспроизвести архитектуру макропористой кости, в то время как воспроизведение тонкой микроструктуры частично затруднено внутренними технологическими ограничениями (например, максимально достижимое разрешение доступными методами) [65,66].

Напротив, деминерализованный костный матрикс (DBM) является отличным жертвенным шаблоном, поскольку он также сохраняет упорядоченную микропористую структуру натуральной кости благодаря удалению хорошо собранных нанокластеров гидроксиапатита из костного матрикса. Кроме того, собственная эластичность органической матрицы облегчает инфильтрацию керамических/стеклянных суспензий, что позволяет полностью пропитать матрицу [64].

Деминерализованный губчатый костный матрикс использовали Xia et al. [64] в качестве жертвенного шаблона для разработки биоморфного биоактивного стекло-желатинового композитного каркаса, имеющего как структуру, так и механическое поведение, сходное с губчатой ​​​​костью [64].

В качестве исходных материалов для изготовления скаффолда использовали золь-гель стекло 58-S и желатин (Sinopharm, Китай) [67].

В частности, были отобраны кости из дистальных мыщелков бедренной кости крупного рогатого скота и из головок бедренной кости крупного рогатого скота, и DBM был подготовлен в соответствии с опубликованными процедурами [65,66].

Шаблоны деминерализованного костного матрикса замачивали в стеклянной суспензии и полученные образцы прокаливали при 700 °C в течение 3 ч при скорости нагревания 1 °C/мин для удаления органического матрикса. Затем полученный каркас из биоактивного стекла погружали в раствор желатина, чтобы раствор желатина мог проникнуть в зазоры в стенках пор каркаса БГ. Затем полученный композитный каркас сушили при комнатной температуре [64].

показаны оптические изображения каркаса из биоактивного стекла и соответствующего композитного каркаса, а также изображения СЭМ биомиметического каркаса из биоактивного стекла и натуральной кальцинированной губчатой ​​кости [64].

Открыть в отдельном окне

( a ) Каркас из биоактивного стекла. ( b ) Каркас из биоактивного стекла/желатина. СЭМ-изображения ( c , e , g ) каркаса из биомиметического биоактивного стекла и ( d , f , h ) натуральной кальцинированной губчатой ​​кости. Рисунок адаптирован из Xia et al. с разрешения [64] (Авторское право © 2021, John Wiley and Sons).

Как каркас BG, так и каркас из биоактивного стекла/желатина из композита характеризовались высокой пористостью и хорошим соединением пор (a,b) [64].

Было замечено, что каркас BG имеет макроскопическую и микроскопическую структуру, аналогичную кальцинированной губчатой ​​кости (c–h) [64].

Макроструктура каркаса из биоактивного стекла (в) характеризовалась порами размером 300–700 мкм и превосходным взаимодействием пор [64].

e показывает, что каркас из биоактивного стекла идеально воспроизводит микропористую структуру кальцинированного губчатого костного матрикса (f) [64].

Как видно из g, частицы биоактивного стекла в стенках пор имели хорошо ориентированное расположение. Кроме того, между сгустками стеклянных частиц можно было наблюдать упорядоченные сгустки дырок. Подобные отверстия, соединяющие макропоры на стенке поры, присутствовали и в кальцинированной губчатой ​​кости (з) [64].

Пористость DBM, кальцинированной губчатой ​​кости и каркаса BG составила 77,1% ± 2,1%, 86,6% ± 1,5% и 89,3% ± 2,0% соответственно. Пористость композитного каркаса из биоактивного стекла/желатина составляла около 88% [64]. Эти пористости находятся в диапазоне пористости губчатой ​​кости, который составляет от 50 до 95% [68].

Таким образом, используя DBM в качестве шаблона, был получен биоморфный каркас с высокопористой макроструктурой и тонкой микроструктурой. Наиболее интересным аспектом композитного каркаса были его превосходные механические свойства, которые будут обсуждаться позже [64].

Так же, как и на морфологические особенности, на механические свойства также может существенно влиять каждый конкретный жертвенный шаблон, поскольку прочность на сжатие лесов напрямую связана с уровнем пористости и организацией распорок в трехмерном пространстве.

Другими факторами, которые могут косвенно влиять на механические характеристики лесов, являются состав как исходного стекла, так и суспензии, количество последовательных погружений и продолжительность каждого отдельного погружения.

Кроме того, на механические характеристики также влияют параметры процесса, такие как температура спекания и скорость нагрева.

Механические свойства каркасов для заушных заушных конструкций обычно оцениваются по кривой зависимости напряжения от деформации, а также по прочности на сжатие.

Типичная кривая сжимающего напряжения-деформации каркаса, изготовленного методом пенопластовых копий, показана в [2].

Открыть в отдельном окне

Типичная кривая напряжения-деформации при сжатии биостекла 45S5 9Пеноматериалы на основе 0173 ® , спеченные при 1000 °C в течение 1 часа. (Пористость пенопласта составляла 91%). Рисунок воспроизведен с разрешения Chen et al. [2] (Авторское право © 2021 Elsevier Ltd.).

Можно заметить, что кривая напряжение-деформация имеет «зубчатый» характер, т.е. характеризуется наличием множественных пиков, характерных для ячеистых керамических материалов в условиях сжатия. Как только нагрузка приложена, строительные леса имеют тенденцию трескаться в тонких стойках в местах концентрации напряжений, вызывая временное снижение кажущегося напряжения. Однако общая конструкция по-прежнему способна выдерживать возрастающие нагрузки, что определяет увеличение значений напряжений [2].

Можно выделить три различных участка кривой напряжения-деформации:

  • Стадия I: кривая напряжения-деформации имеет положительный наклон до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное напряжение.

  • Стадия II: максимальное напряжение, достигаемое на стадии I, вызывает разрушение толстых слоев пенопласта, что приводит к отрицательному наклону на стадии II.

  • Стадия III: трещиноватая пена уплотняется по мере увеличения напряжения, демонстрируя типичное поведение стеклянных и стеклокерамических каркасов под действием сжимающих нагрузок [2].

При проектировании лесов для несущих конструкций должен быть достигнут баланс между пористостью и механическими характеристиками: в то время как для того, чтобы леса полностью интегрировались, требуется сильно взаимосвязанная пористая структура с минимальным значением пористости 50 об.%. после имплантации необходимо обеспечить надлежащую механическую целостность на протяжении всего периода лечения до полного заживления. На самом деле это не просто, так как прочность и жесткость постепенно уменьшаются при увеличении объемной доли пористости [69].,70].

Механические свойства, размер пор и пористость нескольких биоактивных стеклянных каркасов, изготовленных с использованием метода пенопластовых копий, обобщены в .

Таблица 2

Характеристики пор и прочность на сжатие нескольких биоактивных стеклянных каркасов, изготовленных методом реплики пены.

8888888888888888888888888888888888888881611.10638888888888888

111111111111111.888888888

8888888888888911.1 9064 ал. [42]
Стеклянная система Матрица Размер пор (мкм) Пористость (%) Прочность на сжатие (МПа) № по каталогу
45S5 Bioglass ® : 45SiO 2 –24. 5CaO–24.5Na 2 O–6P 2 O 5 wt % Polyurethane 510–720 ~90 0,3–0,4 Chen et al. [2]
45S5 Bioglass ® : 45SiO 2 –24.5CaO–24.5Na 2 O–6P 2 O 5 wt % Polyurethane 100–600 ~70 ~2,5 Байно и др. [27]
45S5 Bioglass ® : 45SiO 2 –24.5CaO–24.5Na 2 O–6P 2 O 5 wt % Spongia Aagaricina (SA sponge) 1–600 68,0 ± 0,2 1,8 ± 0,3 Boccardi et al. [12]
45S5 Bioglass ® : 45SIO 2 –24.5CAO — 24,5NA 2 O — 6P 2 O 5 W — 6P 2 O 5 W — 6P 2 O 5 W — 6P 2 W — 6P 2 W — 6P 2 W — 6p 2 . 3 Spongia Lamella
(губка SL)
1–900 76 ± 2 4,0 ± 0,4 Boccardi et al. [12]
47,5. B: 47,5SIO 2 –20CAO — 10MGO — 2,5P 2 O 5 –10K 2 O — 10NA 2 O MOL . ± 0,20 Fiume et al. [10]
CEL2: 45SiO 2 –3P 2 O 5 –26CaO–7MgO–15Na 2 O–4K 2 O мол. % Полиуретан 100–600 66,4 ± 2,0 4,5 ± 0,9 Baino и др. [27]
CEL2: 45SIO 2 –3P 2 O 5 –26CAO — 7MGO — 15NA 2 O — 4K 2 NA 2 O — 4K 2 NA. ~70 1,0 ± 0,4 Vitale-Brovarone et al. [29]
I-CEL2: 3SiO 2 –45P 2 O 5 –26CaO–7MgO–15Na 2 O–4K 2 O mol % Polyurethane 100–500 82.0 ± 6.7 0.4 ± 0.2 Baino et al. [9]
CAO — CAF 2 — P 2 O 5 –MGO — ZNO . [3]
СКНА: 57SiO 2 –34CaO–6Na 2 O–3Al 2 O 3 Мол % -Полиуретан ~ 240 56 ± 6 18 ± 5 Baino и Vitale-Brovarone [31]
11.1
. 2 O — 12K 2 O — 5MGO — 4P 2 O 5 WT % Polyurethane 100–500 85 ± 2 443 100 — 500 85 ± 2 . [33]
13-93B3: 6Na 2 O–7,9K 2 O–7,7MgO–22,1CaO–54,6B 2 O 3 –1,7P 2 O 5 Мол % Полиуретан 100–500 82 ± 3 5.0643 82 ± 3 5.064.054.014.014. 0,50642 82 ± 3 5,0643 . [35]
D-ALK-B: 6NA 2 O-8K 2 O-8MGO-22CAO-18SIO 2 –2P 2 O 5 –2P 2 O 5 –2P 2 . мол. % Полиуретан 100–500 67,7 ± 2,6 9,7 ± 1,3 Liu et al. [30]
45S5 Bioglass ® : 45SiO 2 –24.5CaO–24.5Na 2 O–6P 2 O 5 wt % Polyurethane ~470 85 ± 2 ~1.5 Бреткану и др. [6]
45S5 Bioglass ®: 45SiO 2 –24. 5CaO–24.5Na 2 O–6P 2 O 5 wt % Polyurethane 400–700 79 ± 1 0,24 ± 0,06 Баласубраманиан и др. [47]
65SiO 2 –15CaO–18.4Na 2 O–0.1MgO–1.5B 2 O 3 wt % Polyurethane 110–550 82 ± 2 1,0 ± 0,3 Erol et al. [48] ​​
58S: 58SiO 2 –33CaO–9P 2 O 5 wt % Demineralized Bone Matrix 300–700 89.3 ± 2.0 0.16 ± 0.05 Xia et др. [64]
58S-Gelatin: 58SiO 2 –33CaO–9P 2 O 5 wt %, gelatin > 10 wt % Demineralized Bone Matrix 300–700 87.7 ± 1.1 4. 9 ± 0,2 Ся и др. [64]
5.0Шелк–MBG: SiO2–CaO–P2O5 Полиуретан 200–400 ~94 ~0,25

Открыть в отдельном окне

Как видно, большинство каркасов, изготовленных с использованием метода пенопластовых аналогов, имеют уровень пористости и прочность на сжатие, сравнимые с показателями губчатой ​​кости, и, таким образом, потенциально подходят для использования в заушных протезах. Действительно, описанные каркасы демонстрируют уровень пористости от 56 до 94%, что соответствует типичному диапазону губчатой ​​кости (50–95 об.%). Кроме того, было обнаружено, что их прочность на сжатие составляет от 0,16 до 18 МПа, что также находится в пределах типичных значений, указанных для трабекулярной кости человека (0,1–16 МПа).

Низкая прочность на сжатие каркасов 45S5 Bioglass ® , разработанных Ченом [2], обусловлена ​​очень узким окном спекания этого стекла [25]. Действительно, 45S5 Bioglass ® имеет ограниченную вязкость текучести и кристаллизуется до уплотнения [25]. Соответственно, пустоты, образовавшиеся в результате выгорания пенополиуретана, не так легко заполняются и остаются в распорках в виде пор треугольной формы; эти поры вызывают снижение прочности каркаса [4].

Кроме того, следует учитывать, что каркасы 45S5 Bioglass ® , разработанные Ченом [2], являются наиболее пористыми из всех матриксов, проанализированных в . Как уже упоминалось, обычно высокая пористость отвечает за низкие механические характеристики [70].

Поскольку было обнаружено, что прочность на сжатие каркаса из ГА значительно увеличивается in vivo из-за врастания ткани, может не потребоваться разработка каркаса с механической прочностью, равной прочности кости, поскольку культивируемые клетки на каркасе и образование новой ткани in vitro формируются биокомпозита и значительно увеличивают временную прочность пены [71].

Тем не менее, идеальный каркас должен обладать как минимум соответствующей прочностью и стойкостью к излому, чтобы его можно было использовать для тканевой инженерии и чтобы обеспечить начальную стабильность имплантата. В связи с этим каркасы на основе 45S5 Bioglass ® обладают подходящей механической прочностью [2].

Байно и др. [27] получили более стойкие каркасы 45S5 Bioglass ® по сравнению с каркасами, изготовленными Chen [2]. Они достигли этого результата путем спекания стекла при более высокой температуре (1180 °C) [27], чем та, которую использовал Чен (1000 °C) [2].

Повышение температуры спекания привело к повышению механических свойств по двум причинам: (1) спекание при более высокой температуре приводит к большей объемной усадке каркаса, что, в свою очередь, приводит к снижению пористости конечной структуры; (2) при использовании более высокой температуры спекания достигается улучшенное уплотнение трабекул каркаса [27].

Несмотря на используемую высокую температуру спекания, эти каркасы имели уровень пористости (70%), достаточный для применения в BTE [27].

В равной степени стойкие каркасы 45S5 Bioglass ® были получены из реплик морских губок. Действительно, пониженная пористость природных морских губок позволила создать каркасы с пониженной пористостью и, как следствие, высокой прочностью на сжатие [12].

Кроме того, природные морские губки характеризовались взаимосвязанными пористыми структурами, что привело к получению матриксов на основе 45S5 Bioglass ® с высокой взаимосвязанностью пор и широким распределением пор по размерам [12].

По сравнению с морскими губками использование черствого хлеба в качестве жертвенного шаблона приводило к снижению механических свойств; однако прочность на сжатие каркасов с хлебным шаблоном была примерно в два раза выше, чем у каркасов из полиуретана 45S5 Bioglass ® , изготовленных Chen et al. [2] и почти сравнимы с теми, которые произвели Байно и его коллеги, использующие ICEL2 в качестве базовой системы остекления.

Каркасы на основе CEL2, изготовленные Baino et al. [27] имел вдвое большую механическую прочность, чем Bioglass 9.Каркасы, полученные из 0173 ® , использовались в качестве контроля в исследовании.

Различная прочность на сжатие не может быть связана только с почти незначительным уменьшением пористости; в основном это было связано с разным спеканием окон двух типов стекла [27]. Действительно, как уже было сказано, из-за узкого окна спекания Bioglass ® кристаллизовался до возникновения значительного спекания в вязком потоке; в то время как в стекле CEL2 спекание в вязком потоке начиналось при Tg и полностью завершалось, когда начиналась кристаллизация. Поэтому стекло CEL2 достигло более высокой плотности по сравнению с Bioglass 9.0173®, и, как следствие, более стойкий [27].

Кроме того, различное механическое поведение двух типов каркасов также было связано с различными кристаллическими фазами в материалах. Плотность кристаллических фаз каркаса CEL2 была выше по сравнению с плотностью каркаса Bioglass ® . Поскольку чем выше плотность материала, тем выше его механическая прочность, кристаллические фазы матриксов CEL2 придавали структуре более высокую механическую прочность по сравнению с Bioglass 9.каркасы 0173 ® [27]. Более того, последующие исследования показали высокую зависимость механических свойств каркасов на основе CEL2 от температуры спекания [27,29].

Кроме того, матриксы CEL2, спеченные при более низких температурах, характеризовались наличием большого количества пор, что уменьшало прочностное сечение и приводило к разрушению конструкции в некоторых внутренних частях каркаса, что, вероятно, связано с недостаточным стеклянным покрытием в внутренняя часть губки [29].

Каркасы на основе ICEL2 [9], представляющего собой фосфатное стекло, полученное путем модификации химического состава CEL2, показали более низкую прочность на сжатие, чем каркасы CEL2 [27].

Это может быть связано как с различным содержанием пор, которое было выше в матриксах ICEL2, чем в матриксах CEL2, так и с более низкой степенью спекания, достигаемой в матриксах ICEL2 по сравнению с матриксами CEL2 из-за более узкого окна спекания [9].

Первые каркасы из кальций-фосфатного стекла имели более высокую прочность на сжатие [3] по сравнению с каркасами ICEL2 [9].]. Это было связано с повторяющимся процессом покрытия/спекания суспензией, что приводило к утолщению распорок, и к использованию более низкой скорости нагрева. Действительно, как указывалось выше, использование скорости нагрева менее 1 °С/мин предполагает удаление губки только после образования шейки между частицами и создания достаточной прочности связи между частицами.

Кроме того, матриксы из фосфатного стекла имели плотную структуру без пустот и трещин, что обусловливало высокие механические свойства [3].

SCNA и силикатные стекла 1393 также продемонстрировали подходящие термические свойства для получения каркасов с механическими характеристиками.

Каркасы на основе SCNA, обладающие механической пригодностью для восстановления несущей кости, были успешно произведены Baino и Vitale-Brovarone [31]. Модуль упругости полученных матриксов 380 ± 172 МПа находился в пределах диапазона, оцененного для губчатой ​​кости (50-500 МПа), а прочность на сжатие превышала диапазон прочности на сжатие губчатой ​​кости; однако значение выше, чем у кости, может вызвать резорбцию кости [31].

Высокое механическое поведение связано с использованием подходящей температуры спекания, что привело к значительному уплотнению трабекул каркаса и высокой объемной усадке структуры, что привело к снижению пористости [31]. Однако значение пористости конечного каркаса было выше минимального значения, необходимого (50%) для врастания ткани [32,72].

Каркасы на основе 13-93, изготовленные Fu et al. [33] имели примерно такую ​​же пористость, что и каркасы из биостекла 45S5 ® , но прочность на сжатие почти в 20 раз превышала значение последнего. Эта разница в прочности была обусловлена ​​в основном разными окнами спекания двух стекол [4]. Действительно, как уже было сказано, 13-9Стекло 3 характеризуется большим окном спекания по сравнению с 45S5 Bioglass ® , что включает в себя полезные характеристики вязкостной текучести и, в свою очередь, более высокое уплотнение, что приводит к увеличению прочности каркаса на сжатие [33].

Каркасы из стекла 13-93В3, полученные заменой всего SiO 2 в 13-93 на В 2 О 3 , имели примерно такую ​​же пористость, как и каркасы 13-93, но только вдвое меньшую прочность на сжатие . Снижение прочности на сжатие связано с присутствием оксида бора. Действительно, было установлено, что прочность на сжатие снижается с увеличением содержания оксида бора [35].

В подтверждение этого стеклянные каркасы D-Alk-B производства Liu et al. [38], состоящий из меньшего количества B 2 O 3 , чем 13-93B3, показал более высокую прочность на сжатие, чем каркасы 13-93B3 [35], и более низкую прочность на сжатие по сравнению со стеклянными каркасами 13-93 [38]. 33].

Высокие механические свойства стеклянных матриксов D-Alk-B были достигнуты также за счет более толстого покрытия неспеченных тел, таким образом переключая несущие единицы с трабекул на стенки пор [38].

Различное механическое поведение стеклянных (или стеклокерамических) каркасов и кости в основном связано с тем, что стекло является неорганическим материалом, а кость представляет собой композитный материал, состоящий из неорганических и органических веществ. Следовательно, композитный каркас из биоактивного стекла и полимера, имеющий промежуточные свойства между стеклом и полимером, должен лучше имитировать поведение кости. Природные полимеры обычно предпочтительнее синтетических, поскольку они не выделяют никаких токсичных химических веществ в биологическую среду при разложении. Несмотря на это, природные полимеры, как правило, обладают меньшей стабильностью физико-механических свойств по сравнению с синтетическими и имеют плохую технологичность, что иногда делает изготовление композитных каркасов настоящей проблемой. Кроме того, на природные полимеры могут влиять различные конечные свойства в зависимости от их источника, риск загрязнения, вызванный присутствием микробов, неконтролируемое поглощение воды и непредсказуемая скорость разложения.

В результате необходимо тщательно продумать соответствующий баланс между содержанием стекла, хорошими механическими свойствами и кинетикой разложения. Действительно, гидроксикарбонатапатит на поверхности биоактивных стекол оказывает стимулирующее действие на дифференцировку стволовых клеток в сторону остеобластов, особенно при введении терапевтических ионов [73].

Несколько исследовательских групп разработали каркасы из биоактивного композитного стекла/полимера [74]. Например, Бреткану и др. [6] Произведено 45С5 Биогласс ® /P(3HB) композитные каркасы. P(3HB) — природный термопластичный полимер, продуцируемый несколькими видами микроорганизмов [75]. Работа разрушения каркасов значительно увеличивается после покрытия П(3ГБ). Считается, что полимерный слой покрывает и заполняет микротрещины, расположенные на поверхностях распорок, повышая механическую устойчивость каркаса [76]. Кроме того, полимерное покрытие не влияет на взаимосвязь пор [6].

В дополнение к покрытию P(3HB), покрытие PCL увеличено 45S5 Bioglass ® механические свойства [40]. Согласно Hum et al. [77] Покрытие PCL увеличивает жесткость каркаса на 58% по сравнению с каркасом без покрытия [77]. Кроме того, было установлено, что покрытие ПКЛ не закупоривает микропоры, необходимые для эффективного засевания клеток и врастания костной ткани [47].

Полимерные покрытия также улучшают механические характеристики каркасов, изготовленных из стекла, отличного от 45S5 Bioglass ® . Например, покрытие альгинатом, сшитым ионами меди, повысило прочность на сжатие каркасов из борсодержащего силикатного стекла производства Erol et al. [48]. Альгинатный слой покрыл распорки и заполнил микротрещины на поверхности распорок, повысив механическую устойчивость каркасов [48]. Это согласуется с исследованием Mouriño et al. [78] и с предыдущими исследованиями в области пористой керамики с полимерным покрытием [76,79]. Кроме того, было замечено, что значения прочности на сжатие увеличиваются с содержанием меди. Это явление может быть связано с повышенной плотностью поперечных связей; однако эта гипотеза не была продемонстрирована [48].

Помимо альгината, желатин также очень эффективен для улучшения механических свойств каркасов из биоактивного стекла. Действительно, композитные каркасы 58S-желатин, произведенные Xia et al. [64], используя DBM в качестве расходуемого шаблона, показали низкую прочность до добавления желатина. После смешивания каркасов BG с желатином прочность на сжатие значительно увеличилась. Более конкретно, прочность на сжатие увеличилась вдвое после добавления 1 мас.% раствора желатина. При увеличении концентрации желатина прочность на сжатие продолжала увеличиваться. Как только концентрация желатина стала выше 10 мас. %, средняя прочность на сжатие была близка к 5 МПа, что примерно в 30 раз превышает прочность каркаса до смешивания с желатином [64]. Кроме того, желатин придавал каркасам высокую устойчивость к деформации и превосходное свойство восстановления формы. Потенциал этих стекло-желатиновых композитных матриксов заключается в том, что механические свойства матриксов значительно повысились, хотя пористость осталась такой же, как и до добавления желатина [64].

Поскольку обычно полимеры улучшают механические свойства каркасов, сохраняя при этом их пористость, они оказались полезными в области мезопористых биоактивных стеклянных каркасов. Как упоминалось выше, каркасы из чистого MBG обладают многими преимуществами, такими как высокая биоактивность и способность загружать лекарственные средства. Однако их применимость ограничена присущей им хрупкостью, что приводит к прерывистой и схлопывающейся сети пор и низкой механической прочности. Например, Ву и др. [42] использовали шелк для улучшения механических свойств каркасов MBG. Добавление шелка значительно увеличило механическую прочность, поместив ее в диапазон прочности на сжатие губчатой ​​кости, и сохранило высокую пористость [42].

Существуют две возможные причины, по которым добавление шелка улучшило механическое поведение каркасов MBG: (1) шелк мог создать более однородную и непрерывную сеть пор внутри каркасов MBG, что привело к более высокой прочности на сжатие; или (2) шелк, который имеет более высокую механическую прочность, чем любой другой традиционный полимер [80], мог образовать интертекстуру внутри каркасов MBG, соединяя неорганические фазы вместе и укрепляя каркасы [79].

В тканевой инженерии использование каркасов в основном направлено на обеспечение подходящей среды, способствующей адгезии, пролиферации, миграции клеток и, таким образом, образованию новых тканей [81]. В частности, микроструктура каркаса имеет решающее значение для правильной клеточной инфильтрации во всем трехмерном объеме, а также для васкуляризации тканей, снабжения питательными веществами и удаления отходов [82]. В частности, в нескольких исследованиях сообщается, что для клеточных культур необходим соответствующий транспорт питательных веществ через каркас [83,84,85,86] как в статических, так и в динамических условиях. Соответственно, способность скаффолдов проникать питательными веществами и метаболитами, т. е. легкость, с которой биологические виды и жидкости мигрируют через скаффолды [87], сильно влияет на процессы ТЭ [88,89].,90,91].

Явления массопереноса через каркасы происходят на разных масштабах, включая молекулярный уровень (наномасштаб), размерный уровень одной поры (микромасштаб) и уровень всего образца (макромасштаб) [92]. Как правило, микроструктура каркаса исследуется с точки зрения размера и распределения пор, пористости, извилистости пор и площади поверхности. Однако учет этих параметров иногда может привести к путанице при характеристике массотранспортных свойств скаффолдов [93]. Например, считается, что каркасы с высокой пористостью обладают лучшими свойствами массопереноса по сравнению с матриксами с более низкой пористостью; однако было также обнаружено, что матриксы, характеризующиеся одинаковой пористостью, не обязательно демонстрируют сходный транспорт питательных веществ [9].4].

Кроме того, следует отметить, что неконтролируемая микроструктура, приводящая к неоднородному размеру и распределению пор, а также к наличию изолированных и мертвых пор, может определять неравномерное распределение клеток в объеме, тем самым препятствуя проникновению клеток и формированию нового матрикса. 95]. Кроме того, определение извилистости пор обычно представляет собой сложную проблему из-за очевидных трудностей измерения реальной длины маршрута пористых микроканалов [93]. С другой стороны, оценка внутренней проницаемости довольно проста и позволяет оценить перенос массы и частиц через каркас и определить его топологические характеристики [82].

Проницаемость количественно определяет способность пористой структуры проходить через жидкость под действием градиента давления. Таким образом, в приложениях тканевой инженерии проницаемость является полезным параметром для качественной оценки потока питательных веществ к клеткам внутри каркасов. В нескольких исследованиях было установлено, что рост клеток в трехмерных каркасах зависит от того, насколько хорошо питательные вещества могут проникать через пористую среду в процессе культивирования клеток [83,84,85] или после имплантации.

Проницаемость — это макромасштабное свойство, которое значительно влияет на биофизические стимулы на микроуровне из-за эффекта протекания жидкости через каркас во время физиологической механической нагрузки [9].0]. Кроме того, проницаемость влияет на величину давления и силы сдвига внутри структуры, обозначаемые как потенциальные стимулы для клеточной дифференцировки или функциональной адаптации [96, 97, 98], для эффективности посева клеток [99, 100] и для образования новой ткани in vivo. [101]. Кроме того, проницаемость влияет на скорость деградации биоразлагаемых каркасов [102, 103].

Проницаемость обычно оценивается по закону Дарси. В макромасштабе модель переноса потока Дарси определяет поток жидкости через пористую структуру как следствие пропорциональности между скоростью жидкости и приложенным перепадом давления (вынуждающим фактором) (уравнение (1)) [104]:

−∂P∂x=µk U

(1)

where:

  • x : flow direction,

  • ∂P/∂x : pressure gradient,

  • μ : fluid dynamic viscosity,

  • k : intrinsic permeability пористой среды.

Собственная проницаемость полностью зависит от структуры пор каркаса [104]. В частности, собственная проницаемость является функцией морфологии пор, взаимосвязей и размера пор, а также общей пористости [105]. В первом приближении собственная проницаемость прямо пропорциональна пористости каркаса. Однако матриксы, характеризующиеся одинаковой пористостью, могут иметь разные значения внутренней проницаемости из-за различий в размере пор, морфологии и архитектуре [105].

Также стоит отметить, что с увеличением пористости кажущаяся жесткость каркаса уменьшается пропорционально квадрату пористости [106]. Таким образом, каркас должен иметь подходящую пористость, обеспечивающую достаточно высокую проницаемость для удаления отходов и снабжения питательными веществами, и соответствующую жесткость, чтобы выдерживать нагрузки, передаваемые на каркас от окружающей здоровой кости [105].

Кроме того, на прикрепление и миграцию клеток к поверхности каркаса влияет жесткость объемного биоматериала [107] и доступная удельная поверхность. Удельная поверхность, в свою очередь, связана с проницаемостью в зависимости от микроструктуры каркаса и пористости, которые определяют общую проницаемость, как указано выше [105]. Поэтому при проектировании скаффолда крайне важно учитывать проницаемость, так как это важный параметр, влияющий на окружающих и, соответственно, на конечный успех скаффолда [105].

В свете сказанного, для количественной оценки сходства взаимосвязи между порами каркаса BG и губчатой ​​кости полезно сравнить значения проницаемости двух структур [105].

Что касается губчатой ​​бычьей кости, значения между k = 2 × 10 −9 и 9,5 × 10 −9 m 2 были зарегистрированы [108] в диапазоне пористости 80–90%. При этом значения k = 7,22 × 10 -9 и 5,13 × 10 -9 м 2 представлены для губчатой ​​кости тела позвонка и проксимального отдела бедра человека [109].

Очоа и др. [105] измерили проницаемость пористых каркасов Bioglass ® , изготовленных с использованием метода реплик пены. Эти матриксы характеризовались пористостью 90–95 % [95]. Анализы проводились на соответствующем оборудовании, предназначенном для испытаний на проницаемость для измерения собственной проницаемости в линейной области Дарси [105]. Измеренная собственная проницаемость, k = 1,96 × 10 −9 м 2 , попадает в диапазон опубликованных экспериментальных данных для губчатой ​​кости человека. Это подтвердило, что каркасы из биостекла ® , изготовленные с использованием метода реплик из пеноматериала, обладали транспортными свойствами и структурой пор, сходными со свойствами губчатой ​​кости, и, таким образом, представляли собой интересные структуры искусственного внеклеточного матрикса для применения в заушных протезах [105].

Недавно Fiume et al. [110] предложили междисциплинарный подход для точной оценки общего набора описательных параметров пористой микроструктуры пенореплицированного биоактивного стекла и стеклокерамических матриксов для костной регенерации.

Математическое моделирование, основанное на теории Форхгеймера и подкрепленное изображениями микрокомпьютерной томографии, было применено для выборочного исследования влияния различных характеристик пор на собственную проницаемость, экспериментально определяемую путем измерения перепада ламинарного воздушного потока и чередующихся волн давления. В рассматриваемом температурном диапазоне значения проницаемости были сопоставимы с указанными в литературе для трабекулярной кости человека [109], что подтверждает потенциальную пригодность скаффолдов для поддержки явлений миграции клеток и массопереноса по всему объему трансплантата.

Интересно, что наблюдалась четкая зависимость характеристических температур стекла и изменения проницаемости каркаса от различных обработок спекания, что указывает на возможность расширения описанной модели на более широкий диапазон пористых стержней на основе стекла, даже за пределами биомедицинской области [110] .

В настоящее время исследования in vitro и ex vivo считаются важным шагом, целью которого является предварительная оценка биологической реакции, вызванной материалом [17,111]. Однако, несмотря на свою бесспорную научную и этическую значимость, тесты in vitro и ex vivo, проводимые вне живого организма и в искусственной среде [111], внутренне ограничены сниженной сложностью условий тестирования, способными лишь приблизиться к характеристикам каркасов in vivo.

Например, во время экспериментов in vitro не происходит иммунных или воспалительных реакций, а также каскада событий, возникающих при имплантации in vivo, например, взаимодействие с компонентами крови, образование сгустка, васкуляризация и рекрутирование клеток для ранозаживляющие процессы [112].

Уровни токсичности материалов in vitro, как правило, завышены, а поскольку культивируемые клетки имеют относительно короткий срок жизни, исследования in vitro позволяют оценить только острую токсичность [113]. Кроме того, исследования in vitro обычно проводятся в 2D, на плоских или искривленных поверхностях, которые не напоминают 3D-окружение, характерное для биологических тканей и органов [17]. По всем этим причинам оценка биоматериалов in vitro имеет сомнительную клиническую значимость [17].

С другой стороны, модели ex vivo более сложны с точки зрения клеточного разнообразия и, следовательно, ближе к условиям in vivo, но демонстрируют более низкую реактивность при воздействии специфического воздействия или стресса [111].

Исследования на животных in vivo позволяют нам понять и оценить эффективность материала в сложной физиологической среде и представляют собой неизбежный этап перед клиническими испытаниями. Они позволяют нам оценивать биоматериалы при различных условиях нагрузки, в течение длительных периодов времени, по нескольким качествам ткани (например, здоровая или остеопеническая кость) и возрасту [17]. Однако исследования на животных in vivo также имеют ограничения; например, должна быть выбрана животная модель, которая имеет физиологическое и патофизиологическое сходство с человеком, и операция должна быть контролируемой. Кроме того, размер имплантата, количество имплантатов на одно животное и продолжительность испытаний должны соответствовать международным стандартам. Другие ограничения включают доступность животных, затраты на покупку и уход, способность животного выдерживать испытания и социальную приемлемость [114].

представляет собой схематизацию исследований биоактивных стеклянных каркасов in vivo.

Открыть в отдельном окне

Схематизация исследований биоактивных стеклянных каркасов in vivo. Рисунок воспроизведен с разрешения Эль-Рашиди [17].

Модель костного дефекта, выбранная в качестве места имплантации каркаса, должна хорошо отражать предполагаемое клиническое применение. Модели костных дефектов включают дефекты свода черепа, длинных костей или челюстно-лицевых дефектов; их можно разделить на дефекты кости некритического и критического размера и использовать для проверки остеосовместимости и остеогенеза соответственно. Дефект свода черепа обычно используется в качестве модели, не несущей нагрузку, для изучения каркасов, механические свойства которых уступают кости, в то время как модели дефектов длинной кости, несущие нагрузку (например, бедренной кости, большеберцовой кости, лучевой кости и плечевой кости), обычно используются для исследования каркасов. со свойствами, подобными кости [115].

Исследования in vivo, проведенные на каркасах на основе BG, изготовленных с использованием технологии репликации пены, были всесторонне проанализированы El-Rashidy et al. [17].

Большинство тематических исследований, описанных ниже, основаны на моделях черепа крыс. Действительно, крыса является первым выбором для тестирования биоматериалов на BTE in vivo из-за ее небольшого размера и простоты обращения и содержания [114].

Например, в исследовании Liu et al. [34], 13-93 каркаса BG с двумя различными микроструктурами (ориентированной и трабекулярной) сравнивали по их способности к регенерации кости и остеоинтеграции в модели дефекта свода черепа у крыс [34]. Как ориентированные, так и трабекулярные каркасы были способны поддерживать регенерацию кости при дефектах свода черепа у крыс, но микроструктура сильно влияла на то, как новая кость проникала в каркас и на интеграцию между каркасами и костью-хозяином (34). Через двенадцать недель после имплантации новая кость сформировалась в основном на дуральной (нижней) стороне ориентированных каркасов, и было обнаружено лишь небольшое количество врастания кости на периферию (край) каркасов. Через 24 недели была усилена общая регенерация кости, а также костная инфильтрация по периферии каркасов и интеграция с принимающей костью (а, б) [34], в то время как трабекулярные каркасы демонстрировали регенерацию кости преимущественно по периферии имплантата и большую интеграцию. с костью хозяина, чем ориентированные каркасы через 12 недель (c, d) [34]. Различная костная инфильтрация в двух типах каркасов (с твердой мозговой оболочки и на периферии) может быть связана с различной архитектурой каркасов [34].

Открыть в отдельном окне

Синхротронная микрокомпьютерная рентгеновская томография 13-93 BG ориентированного каркаса после имплантации в течение ( a ) 12 недель и ( b ) 24 недель и 13-93 BG трабекулярных каркас после имплантации в течение ( c ) 12 недель и ( d ) 24 недель. Дано распределение старой кости (O), новой кости (B) и каркаса из биоактивного стекла (S). Рисунок воспроизведен с разрешения Liu et al. [34].

Было обнаружено, что помимо пористости и размера пор на инфильтрацию кости влияют и другие факторы, такие как взаимосвязь пор, размер апертуры между близкими порами, проницаемость и микроструктурная анизотропия структуры [116,117]. Действительно, несмотря на то, что трабекулярные каркасы имели более высокую пористость и размер пор, более извилистые поровые каналы могли ограничивать формирование кости на периферии. Хотя ориентированные каркасы имели меньшую пористость и размер пор, поры были более связаны, а поровые каналы были менее извилистыми, что могло способствовать врастанию кости внутрь имплантата [34].

Формирование новой кости в ориентированных каркасах на основе доступной площади пор (объема) составило 55 ± 5% по сравнению с 46 ± 13% для трабекулярных каркасов. Меньше новой кости формировалось в трабекулярных каркасах, что еще раз указывает на то, что извилистость поровых каналов играет решающую роль в регулировании костной инфильтрации в каркасах [34].

Кроме того, Bi et al. [36] изучали влияние микроструктуры скаффолдов на регенерацию кости, используя модель свода черепа у крыс [36]. Леса 13-9Стекло 3B3 и стекло 13-93B3, легированное медью, изготовленные с тремя различными микроструктурами, описанными как трабекулярная, ориентированная и волокнистая, были имплантированы в модели дефекта свода черепа у крыс и сравнивались [36].

Трабекулярные каркасы из стекла 13-93В3 продемонстрировали более высокий рост новой кости и большую остеоиндуктивную способность по сравнению с ориентированными или фиброзными каркасами из того же стекла [36]. Эта разница в формировании кости может быть связана с более высокой пористостью (77%) и большим размером пор (200–400 мкм) трабекулярных каркасов по сравнению с другими каркасами. Действительно, большие и взаимосвязанные поры в каркасе могли привести к увеличению врастания кости, поскольку их присутствие могло способствовать большей миграции и пролиферации мезенхимальных клеток, остеобластов и неоваскуляризации, что приводило к более высокому напряжению кислорода и снабжению питательными веществами. Меньшая пористость, а также поры размером <100 мкм могли препятствовать проникновению тканей в ориентированные или волокнистые каркасы [59].].

Новая кость либо проникала из-под края дефекта, росла вдоль дуральной стороны дефекта, либо формировалась комбинацией того и другого [59]. В отличие от предыдущего исследования Liu et al. [34], в этом исследовании рост кости в трабекулярном каркасе не ограничивался периферией имплантата [36]. Это связано с разной извилистостью поровых каналов каркаса.

Многочисленные литературные исследования показали, что ионы Cu ускоряют ангиогенез [118, 119], а ангиогенез и способность к регенерации кости взаимосвязаны. Кроме того, было обнаружено, что Cu + и Cu 2+ способны убивать бактерии за счет образования АФК, перекисного окисления липидов, окисления белков и деградации ДНК [120].

Усиление ангиогенеза приводит к лучшей способности к регенерации кости, поскольку считается, что новообразованные сосуды обеспечивают быстрое кровоснабжение, предлагая клетке больше питательных веществ для формирования новой кости [39]. Однако в настоящем исследовании каркасы 13-93B3, легированные медью, не показали значительного увеличения общего роста новой кости по сравнению с 13-9.Подмости 3Б3. Значительная разница была обнаружена только между легированными медью и нелегированными матриксами с волокнистой микроструктурой [36].

Важным достижением является то, что, за исключением фиброзных каркасов 13-93B3, количество новой кости, образованной в модели черепа крысы, имплантированной 13-93B3 и каркасами 13-93B3, легированными медью, было больше, чем в дефектах, имплантированных с помощью частицы 45S5 Bioglass ® , которые использовали в качестве положительного контроля [36]. Это согласуется с результатами предыдущего исследования Bi et al. [121], которые показали, что каркасы из биоактивного боратного стекла обладают более высокой способностью к регенерации кости, чем каркасы из биоактивного силикатного стекла [121].

Не только боратное стекло 13-93B3 было протестировано in vivo на модели дефекта свода черепа у крыс, но и боратное стекло D-Alk-B [39,41]. Боратное стекло D-Alk-B было легировано медью для усиления ангиогенеза [39]. В отличие от предыдущего исследования Bi et al. [36], в которых не было обнаружено различий в росте кости между каркасами, содержащими и не содержащими Cu, в настоящем исследовании каркасы D-Alk-B, легированные медью, продемонстрировали большую способность стимулировать ангиогенез и регенерацию кости по сравнению с каркасами, содержащими медь. каркасы из нелегированного стекла () [39].

Открыто в отдельном окне

Иммуногистохимическое окрашивание дефектов свода черепа у крыс, имплантированных каркасами BG ( a ) и каркасами BG, легированными медью ( b ), через 8 недель после имплантации. В дефектах, имплантированных каркасами BG, легированными медью, было больше новых кровеносных сосудов (красные стрелки). Рисунок воспроизведен из Ref. [39] с разрешения Королевского химического общества.

Та же исследовательская группа также тестировала каркасы D-Alk-B, нагруженные Fe3O4 [40] и ZnO [41], in vivo на моделях дефектов свода черепа у крыс.

Результаты показали большее количество новой кости в дефектах, имплантированных каркасами, нагруженными Fe 3 O 4 магнитными наночастицами (МНЧ), чем при имплантации только каркасов () [40].

Открыть в отдельном окне

Микро-КТ оценка регенерации кости в дефектах свода черепа у крыс, имплантированных боросиликатными каркасами BG и боросиликатными каркасами BG, нагруженными Fe 3 O 4 магнитными наночастицами (МНЧ). Рисунок воспроизведен из Ref. [40] с разрешения Королевского химического общества.

Действительно, присутствие Fe 3 O 4 MNP, вероятно, привело к множеству миниатюрных магнитных сил в каркасе под действием внешнего магнитного поля, таким образом постоянно стимулируя пролиферацию, дифференцировку остеобластических клеток, экспрессию остеогенных генов и секрецию новых естественных внеклеточные матриксы. Кроме того, высвобождение свободного железа в цитоплазму могло привести к лучшему прохождению клеточного цикла in vivo [40].

Каркасы D-Alk-B, легированные цинком, показали улучшенную регенерацию кости по сравнению с нелегированными каркасами (). Это открытие доказало, что скаффолды, легированные цинком, обладают высокой остеогенной способностью, что делает их перспективными материалами для восстановления и регенерации костной ткани [41]. Более того, сообщалось, что выброс Zn 9Ионы 0173 2+ из стекла оказывают антибактериальное действие за счет продукции АФК и накопления этих частиц в цитоплазме или на наружных мембранах бактерий [120].

Открыть в отдельном окне

Микро-КТ оценка регенерации кости в дефектах свода черепа у крыс, имплантированных боросиликатными каркасами BG и боросиликатными каркасами BG, легированными цинком, через 8 недель после имплантации. Рисунок воспроизведен с разрешения Wang et al. [41].

Крыса также была выбрана для тестирования мезопористых биоактивных стеклянных каркасов in vivo [43,44,45]. Чжан и др. [43] включили стронций в каркасы из мезопористого биоактивного стекла (Sr–MBG), чтобы объединить терапевтическое действие Sr 2+ ионов на остеопороз с биологической активностью MBG для регенерации переломов, связанных с остеопорозом [43]. Каркасы MBG и Sr-MBG имплантировали в дефекты бедренной кости критических размеров у овариэктомированных крыс для изучения регенерации остеопоротических костных дефектов in vivo [43]. Каркасы Sr-MBG показали большее образование новой кости, чем каркасы только из MBG. Более того, включение Sr в каркасы MBG привело к гораздо большей минерализации и плотности () [43]. Действительно, было обнаружено, что каркасы Sr-MBG стимулируют более эффективный остеокондуктивный и антиостеопоротический фенотип, который увеличивает скорость и качество регенерации и ремоделирования кости и изменяет трабекулярную морфологию с более палочковидной на пластинчатую. с восстановлением трабекулярной связности [43].

Открыть в отдельном окне

Трехмерная реконструкция изображений продольного и поперечного сечений с помощью микро-КТ через 2, 4 и 8 недель после имплантации каркасов МБГ и каркасов МБГ, содержащих стронций, в критическом дефекте бедренной кости. Красный кружок и прямоугольник обозначают границы дефектов. Рисунок адаптирован из Zhang et al. [43] с разрешения Королевского химического общества.

Результаты также показали, что выброс стронция в кровь поддерживается на очень низком уровне, что может указывать на малейшую вероятность побочных эффектов на общее состояние здоровья. Кроме того, ионы Sr, Si и Ca в моче были выше, чем в крови, а это означает, что ионные продукты каркасов Sr-MBG могут метаболизироваться и выделяться с мочой [43]. Таким образом, эти результаты свидетельствуют о том, что каркасы Sr-MBG являются подходящими биоматериалами для регенерации переломов, связанных с остеопорозом, путем высвобождения Sr-содержащих ионных продуктов [43].

В другом исследовании та же исследовательская группа исследовала, полезны ли Sr-содержащие каркасы MBG для восстановления дефектов альвеолярной кости, образовавшихся в тканях периодонта у крыс после овариэктомии [36].

Результаты показали, что Sr-MBG увеличивает регенерацию альвеолярной кости в тканях пародонта у крыс с овариэктомией по сравнению с одним MBG [36]. Впервые была продемонстрирована способность скаффолдов, содержащих стронций, способствовать формированию кости в тканях пародонта in vivo [36]. Выпуск Sr 9Ионы 0173 2+ усиливали функцию остеобластов, усиливая образование новой кости. Кроме того, также было обнаружено, что количество многоядерных остеокластов существенно уменьшалось при добавлении Sr в каркасы MBG [36]. Этот вывод согласуется с литературными исследованиями, доказывающими, что Sr способен подавлять остеокластогенез [122]. В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что имплантация каркасов, содержащих Sr, может привести к лучшему заживлению дефектов пародонта, вызванных остеопорозом [36].

Помимо Sr-MBG [43], каркасы 45Ca-MBG производства Sui et al. [45] также были имплантированы в дефекты бедренной кости крыс критического размера [45]. Результаты показали, что после имплантации каркаса мезопористая структура ускоряет локальный ионный обмен. Реактивные ионы, такие как Si и Ca, высвобождаемые из MBG, способствовали регенерации костей in vivo. Однако было обнаружено, что лишь небольшое количество высвобождаемых МБГ ионов кальция трансформировалось в кальциевые компоненты нового костного матрикса [45]. Модель на крысах имеет несколько ограничений, таких как небольшой размер, который делает ее непригодной для тестирования нескольких имплантатов [112]. Кроме того, длинные кости крыс малы, характеризуются тонкой и слабой корой и не обнаруживают ремоделирования коры гаверсова типа, как у более крупных животных [25].

В совсем недавнем исследовании каркасы, легированные кобальтом, изготовленные с использованием метода реплик пены, были протестированы in vivo с использованием моделей дефектов свода черепа у крыс [123]. Хотя обычно он считается токсичным элементом [124], было продемонстрировано, что высвобождение ионов Со ниже предела токсичности может вызывать реакцию, подобную гипоксии, стимулируя выработку определенных видов ангиогенных факторов. В частности, в исследовании изучался механизм биоактивного боросиликата, легированного кобальтом (36B 2 O 3 , 22CaO, 18SiO 2 , 8MgO, 8K 2 O, 6Na 2 O, 2P 2 O 5 ; мол. %) стеклянных матриксов для восстановления костной ткани и формирования кровеносных сосудов в месте дефекта черепа критических размеров у крыс, а также их влияние на мезенхимальные стволовые клетки костного мозга человека (hBMSCs) in vitro [123]. Полученные матриксы эффективно контролировали высвобождение ионов Co 2+ со своей поверхности, не оказывая цитотоксического действия. Кроме того, было продемонстрировано, что высвобождение кобальта улучшает генерацию HIF-1α, секрецию белка фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и активность щелочной фосфатазы (ALP), а также повышает экспрессию генов остеобластов и ангиогенных генов. Через восемь недель после имплантации биоактивные стеклянные каркасы с 3 вес. % CoO заметно усилили регенерацию кости и кровоснабжающие сети в дефектном месте, демонстрируя большой потенциал в качестве материала костного трансплантата, имитирующего условия гипоксии [123].

Альтернативой модели крысы является модель кролика. В частности, новозеландский белый кролик считается второй предпочтительной животной моделью для тестирования биоматериалов in vivo для исследований опорно-двигательного аппарата [114]. Действительно, он легко доступен, имеет небольшой размер, что облегчает его обращение и размещение. Кроме того, было обнаружено сходство в минеральной плотности костной ткани и прочности на излом средней диафизарной кости между людьми и кроликами [125]. Например, Гу и др. [37] оценили способность 13-93B1 для стимулирования регенерации кости in vivo с использованием дефекта некритического размера, созданного в головке бедренной кости кроликов [37]. обнаруживаются дефекты, имплантированные каркасами 13-93B1 через 4 и 8 недель, и незаполненные дефекты через 8 недель. Дефекты, имплантированные каркасами, показали лучшее заживление кости, чем незаполненные дефекты. Более того, по мере увеличения времени имплантации каркаса заживление кости увеличивалось. Эти результаты свидетельствуют о том, что трабекулярная структура каркасов 13-93B1, полученных в настоящем исследовании, благоприятна для врастания кости [37]. В частности, результаты показали, что через 8 недель после имплантации каркасы частично преобразовались в ГК и хорошо интегрировались с новообразованной костью [37]. Известно, что 13-9Стекло 3Б1 превращается в ГА быстрее, чем силикатное стекло 13-93, и медленнее, чем боратное стекло 13-93Б3 [35]. Соответственно, каркасы из 13-93Б1 могут предложить отличное сочетание превращения в гидроксиапатит и сохранения прочности, чего трудно достичь со стеклом 13-93 или 13-93Б3 [37].

Открыть в отдельном окне

Общий вид дефектов головки бедренной кости кроликов, имплантированных каркасами 13-93B1 на ( a ) 4 недели и ( b ) 8 недель; ( c ) незаполненный дефект в 8 недель. Рисунок воспроизведен с разрешения Gu et al. [37] (Авторское право © 2021 Elsevier B.V.).

Затем каркасы 13-93B1 нагружали богатой тромбоцитами плазмой (PRP) и как нагруженные, так и ненагруженные каркасы имплантировали в сегментарные дефекты диафиза лучевой кости кролика для оценки их способности поддерживать костную регенерацию in vivo [37]. ]. показывает сегментарные дефекты лучевой кости кролика, имплантированные каркасами 13-93B1, каркасами 13-93B1, нагруженными PRP, и незаполненные дефекты через 8 недель [37]. Оба типа каркасов интегрировались с принимающей костью, и формирование костной мозоли, по-видимому, началось с обоих концов дефекта (а, б). Напротив, в незаполненном дефекте (с) новой кости не было [37].

Открыть в отдельном окне

Макроскопический вид участков сегментарных дефектов на лучевой кости кролика после имплантации в течение 8 недель каркасами ( a ) 13-93B1 и ( b ) каркасами 13-93B1, нагруженными PRP; ( c ) незаполненный дефект через 8 недель. S: леса; OC: костная мозоль. Рисунок воспроизведен с разрешения Gu et al. [37] (Авторское право © 2021 Elsevier B.V.).

Эти данные свидетельствуют о том, что оба типа каркасов поддерживают образование новой кости при дефектах у кроликов. Однако каркасы, нагруженные PRP, показали повышенную способность поддерживать заживление и формирование кости по сравнению с ненагруженными [37].

Действительно, PRP содержит несколько факторов роста, таких как трансформирующий фактор роста β1, фактор роста эндотелия сосудов и инсулиноподобный фактор роста, которые, как известно, стимулируют пролиферацию и дифференцировку остеобластных клеток. Таким образом, считается, что факторы роста придают остеоиндуктивные свойства каркасам, нагруженным PRP, помимо присущих самим пористым каркасам остеокондуктивных свойств [37]. Каркас 13-93B1, использованный в настоящем исследовании, оказался эффективным вектором для PRP, который, характеризуясь ограниченной стабильностью и коротким сроком жизни, должен высвобождаться контролируемым образом. 9[126]. Это также было доказано Tang et al. [51], которые разработали тримодальные макро/микро/нанопористые каркасы, нагруженные rhBMP-2 (TMS/rhBMP-2) [51]. TMS/rhBMP-2 имплантировали в мышечные мешочки бедра мышей и в дефекты критического размера лучевой кости кролика для оценки остеогенных свойств этой структуры in vivo [51]. Результаты показали, что TMS/rhBMP-2 обладает отличной способностью к регенерации кости. В частности, этот каркас привел к обширной регенерации дефектов критического размера с быстрым воссоединением костномозговой полости и созреванием склеротина [51].

В соответствии с теориями эндохондрального костеобразования [127,128] процесс регенерации в данной работе можно разделить на три фазы: воспаление и формирование хряща (0–2 нед), первичное костеобразование (2–4 нед) и костное ремоделирование (через 4 недели). Поскольку более 90% каркаса деградировало к 8-й неделе, предполагалось, что остеогенное стимулирование TMS/rhBMP-2 происходит особенно в первые 8 недель после имплантации. На основании этих результатов TMS/rhBMP-2 считается многообещающим заменителем кости для клинического применения [51].

Модель кролика имеет ограничения, в том числе высокую скорость метаболизма костей и быструю трансформацию скелета, что затрудняет применение достижений, полученных в исследованиях на кроликах, к людям [25]. Крупные животные больше похожи на людей. Например, свиньи — это животные, у которых процессы регенерации костей наиболее схожи с человеческими. Однако сообщений об исследовании in vivo регенеративной способности биоактивных стеклянных матриксов на свиньях обнаружено не было. Это может быть связано с высокой массой тела и скоростью роста свиней, а также с трудностями содержания [114,115].

Собаки являются наиболее часто используемыми животными для исследования опорно-двигательного аппарата и зубов [129]. Однако кости собак имеют более высокую минеральную плотность кости, прочность на излом и другую микроструктуру по сравнению с человеческими [125]. Кроме того, использование собак для исследований in vivo также связано с этическими проблемами, поскольку собака считается домашним животным [130].

Однако Lee et al. [30] имплантировали каркасы из кальций-фосфатного стекла в одностеночные внутрикостные дефекты собак породы бигль для оценки способности к регенерации кости in vivo [30]. Дефекты, имплантированные каркасами из кальций-фосфатного стекла и хитозановыми мембранами, продемонстрировали гораздо большее количество нового цемента и регенерации альвеолярной кости по сравнению с пустыми контролями, обработанными только хитозановой мембраной. Эти данные свидетельствуют о том, что кальций-фосфатное стекло является многообещающим материалом для регенерации новой кости и цемента [30].

С 2006 года метод реплик из пенопласта широко используется для изготовления каркасов для инженерии костной ткани. Высокая универсальность метода в сочетании с простотой выполнения и экономической эффективностью делают этот метод одним из самых привлекательных производственных процессов для производства пористых и трабекулярных 3D-структур, идеально напоминающих натуральную кость.

Как сообщается в многочисленных литературных исследованиях, каркасы, изготовленные методом пенопластовых реплик, обладают не только исключительным морфологическим сходством с губчатой ​​костью, но и свойствами механической прочности и массопереноса, соответствующими свойствам костной ткани человека, несмотря на значительную изменчивость в широких пределах, что на самом деле представляет собой серьезное препятствие для их клинической валидации.

Тем не менее, многочисленные исследования in vivo, проведенные на нескольких животных моделях, убедительно подтверждают исключительный потенциал этих каркасов, что побуждает к дополнительным усилиям по стандартизации процесса для улучшения воспроизводимости и надежности искусственных заменителей кости, воспроизводимых пеной, для обеспечения их применение в лечении костных дефектов, что сокращает разрыв между лабораторными экспериментами и клиническим лечением.

Все авторы (Е.Ф., С.К., Е.В. и Ф.Б.) участвовали в поиске литературы, написали первый черновик и рецензировали статью. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Неприменимо.

Неприменимо.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

1. Шварцвальдер К., Сомерс А.В. Способ изготовления керамических изделий. США30

А. Патент США. 1963 г. 21 мая;

2. Чен К.З., Томпсон И.Д., Боккаччини А.Р. 45S5 Стеклокерамические каркасы из биостекла для инженерии костной ткани. Биоматериалы. 2006; 27: 2414–2425. doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.11.025. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

3. Пак Ю.С., Ким К.Н., Ким К.М., Чой С.Х., Ким С.К., Легерос Р.З., Ли Ю.К. Возможность создания трехмерных макропористых каркасов с использованием кальций-фосфатного стекла и полиуретановой губки. Дж. Матер. науч. 2006;41:4357–4364. doi: 10.1007/s10853-006-6261-0. [CrossRef] [Google Scholar]

4. Fu Q., Saiz E., Rahaman M.N., Tomsia A.P. Каркасы из биоактивного стекла для инженерии костной ткани: современное состояние и перспективы на будущее. Матер. науч. англ. С. 2011; 31:1245–1256. doi: 10.1016/j.msec.2011.04.022. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

5. Чен К.З., Ротер Дж.А., Боккаччини А.Р. Тканеинженерные каркасы из биоактивного стекла и композитных материалов. В: Ашамахи Н., Рейс Р., Кьеллини Ф., редакторы. Темы тканевой инженерии. Том 6. 2008 г. [(по состоянию на 24 мая 2021 г.)]. Электронная книга. Доступно на сайте: https://www.oulu.fi/spareparts/ebook_topics_in_t_e_vol4/ [Google Scholar]

6. Бреткану О., Мисра С., Рой И., Кьяра Р., Фиори Ф., Боккаччини А.Р. Биосовместимость in vitro каркасов из стеклокерамики 45S5 Bioglass ® , покрытых поли(3-гидроксибутиратом) J Tissue Eng. Реген. Мед. 2009 г.;3:139–148. doi: 10. 1002/term.150. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Kuczynski G.C. Исследование спекания стекла. Дж. Заявл. физ. 1949;20:1160. doi: 10.1063/1.1698291. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Baino F., Fiume E., Barberi J., Kargozar S., Marchi J., Massera J., Verné E. Методы обработки для изготовления каркасов на основе пористого биоактивного стекла — A современный обзор. Междунар. Дж. Заявл. Керам. Технол. 2019; 16: 1762–1796. doi: 10.1111/ijac.13195. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

9. Витале-Бровароне К., Байно Ф., Бреткану О., Верне Э. Пенные каркасы для инженерии костной ткани на основе новой пары силикатно-фосфатных зеркальных стекол: Синтез и свойства. Дж. Матер. науч. Матер. Мед. 2009;20:2197–2205. doi: 10.1007/s10856-009-3788-z. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Fiume E., Serino G., Bignardi C., Verné E., Baino F. Полученные из хлеба биоактивные пористые каркасы: инновационный и устойчивый подход к инженерии костной ткани. Молекулы. 2019;24:2954. doi: 10,3390/молекулы24162954. [Статья PMC бесплатно] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Baino F., Caddeo S., Novajra G., Vitale-Brovarone C. Использование пористых биокерамических каркасов для моделирования здоровой и остеопоротической кости. Дж. Евр. Керам. соц. 2016;36:2175–2182. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.01.011. [CrossRef] [Google Scholar]

12. Boccardi E., Philippart A., Juhasz-Bortuzzo J.A., Novajra G., Vitale-Brovarone C., Boccaccini A.R. Характеристика пен на основе Bioglass, разработанных путем воспроизведения природных морских губок. Доп. заявл. Керам. 2015;114:S56–S62. дои: 10.1179/1743676115Y.0000000036. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Brinker C.J., Lu Y., Sellinger A., ​​Fan H. Самосборка, вызванная испарением: наноструктуры стали проще. Доп. Матер. 1999; 11: 579–585. doi: 10.1002/(SICI)1521-4095(199905)11:7<579::AID-ADMA579>3.0.CO;2-R. [CrossRef] [Google Scholar]

14. Zhu Y., Wu C., Ramaswamy Y., Kockrick E., Simon P., Kaskel S. , Zreiqat H. Получение, характеристика и биоактивность in vitro мезопористых биоактивных стекол ( MBGs) каркасы для инженерии костной ткани. Микропористая мезопористая материя. 2008;112:494–503. doi: 10.1016/j.micromeso.2007.10.029. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Zhu Y., Kaskel S. Сравнение биологической активности in vitro и свойств высвобождения лекарств из мезопористых биоактивных стекол (MBG) и каркасов из биоактивных стекол (BG). Микропористая мезопористая материя. 2009; 118: 176–182. doi: 10.1016/j.micromeso.2008.08.046. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Jiang P., Lin H., Xing R., Jiang J., Qu F. Синтез многофункционального макропористо-мезопористого TiO 2 — биостекла для инженерии костной ткани. J. Sol-Gel Sci. Технол. 2012; 61: 421–428. doi: 10.1007/s10971-011-2642-1. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Эль-Рашиди А.А., Ротер Дж.А., Хархаус Л., Кнезер У., Боккаччини А.Р. Регенерация кости с помощью каркасов из биоактивного стекла: обзор исследований in vivo на моделях костных дефектов. Акта Биоматер. 2017; 62:1–28. doi: 10.1016/j.actbio.2017.08.030. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

18. Аббаси Н., Гамлет С., Лав Р.М., Нгуен Н.-Т. Пористые каркасы для регенерации кости. J. Sci. Доп. Матер. Дев. 2020; 5:1–9. doi: 10.1016/j.jsamd.2020.01.007. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

19. Беллуччи Д., Каннильо В., Сола А. Обзор влияния термической обработки на биоактивные стекла. науч. Синтер. 2010;42:307–320. doi: 10.2298/SOS1003307B. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Чехол Club Customized из полиэтилена/полиуретана/гофрированного пенопласта 16 × 12 дюймов. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]; Доступно в Интернете: https://www.amazon.com/Case-Club-Customizable-Polyurethan-Inches/dp/B07YZWQLSQ/ref=sr_1_39?dchild=1&keywords=pu+foam&qid=1621268475&sr=8–39

21. Пенополиуретановый фильтр для воздуха. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]; Доступно на сайте: https://www.gnuttibortolo.com/eng/Polyurethane-foam-filter-for-air.html

22. Воздушный фильтр из пенополиуретана. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]; Доступно в Интернете: https://www.alibaba.com/showroom/polyurethane-foam-air-filter.html

23. Воздушные фильтры из пенополиуретана. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]; Доступно в Интернете: https://www.mscdirect.com/industrialtools/polyurethan-foam-air-filters.html

24. Zhang X., Zhang L., Li Y., Hua Y., Li Y., Li W., Li W. Изготовление биосовместимых, иерархически пористых гидроксиапатитовых каркасов с помощью шаблона, золь-гель. Материалы. 2019;12:1274. doi: 10.3390/ma12081274. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Чен К., Бино Ф., Сприано С., Пуньо Н.М., Витале-Бровароне С. Моделирование соотношения прочности и пористости в стеклокерамике. пенопластовые каркасы для восстановления костей. Дж. Евр. Керам. Технол. 2014; 34: 2663–2673. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2013.11.041. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

26. Монтанаро Л., Джоранд Ю., Фантоцци Г., Негро А. Керамические пенопласты методом порошковой обработки. Дж. Евр. Керам. соц. 1998; 18:1339–1350. doi: 10.1016/S0955-2219(98)00063-6. [CrossRef] [Google Scholar]

27. Baino F., Ferraris M., Bretcanu O., Verné E., Vitale-Brovarone C. Оптимизация состава, структуры и механической прочности биоактивной трехмерной стеклокерамики. каркасы для замещения кости. Дж. Биоматер. заявл. 2011; 27: 872–890. doi: 10.1177/0885328211429193. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

28. Vitale-Brovarone C., Verné E., Robiglio L., Martinasso G., Canuto R.A., Muzio G. Биосовместимые стеклокерамические материалы для замещения кости. J. Mater Sci. Матер. Мед. 2008; 19: 471–478. doi: 10.1007/s10856-006-0111-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

29. Витале-Бровароне К., Верне Э., Робиглио Л., Аппендино П., Басси Ф., Мартинассо Г., Муцио Г., Кануто Р. Разработка стекла -керамические каркасы для инженерии костной ткани: характеризация, пролиферация остеобластов человека и образование узелков. Акта Биоматер. 2007;3:199–208. doi: 10.1016/j.actbio. 2006.07.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

30. Lee Y.-K., Choi S.-H. Новое кальциево-фосфатное стекло для регенерации твердых тканей. J. Корейский академик. Пародонтол. 2008; 38: 273–298. doi: 10.5051/jkape.2008.38.Suppl.273. [CrossRef] [Google Scholar]

31. Baino F., Vitale-Brovarone C. Механические свойства и надежность каркасов из стеклокерамической пены для восстановления костей. Матер. лат. 2014; 118:27–30. doi: 10.1016/j.matlet.2013.12.037. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

32. Герхардт Л.К., Боккаччини А.Р. Биоактивные стеклянные и стеклокерамические каркасы для инженерии костной ткани. Материалы. 2010;3:3867–3910. дои: 10.3390/ma3073867. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

33. Fu Q., Rahaman M.N., Bal S.B., Brown R.F., Day D.E. Механические характеристики и характеристики in vitro 13–93 каркасов из биоактивного стекла, изготовленных методом репликации полимерной пены. Акта Биоматер. 2008; 4: 1854–1864. doi: 10. 1016/j.actbio.2008.04.019. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

34. Liu X., Rahaman M.N., Fu Q. Регенерация кости в каркасах из прочного пористого биоактивного стекла (13–93) с ориентированной микроструктурой, имплантированных в дефекты свода черепа у крыс. Акта Биоматер. 2013;9:4889–4898. doi: 10.1016/j.actbio.2012.08.029. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

35. Fu Q., Rahaman M.N., Fu H., Liu X. Каркасы из силикатного, боросиликатного и боратного биоактивного стекла с контролируемой скоростью деградации кости применения тканевой инженерии. I. Получение и деградация in vitro. Дж. Биомед. Матер. Рез. А. 2010;95:164–171. doi: 10.1002/jbm.a.32824. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

36. Bi L., Rahaman M.N., Day D.E., Brown Z., Samujh C., Liu X., Mohammadkhah A., Dusevich V., Eick J.D., Bonewald L.F. Эффект влияния микроструктуры биоактивного боратного стекла на регенерацию кости, ангиогенез и конверсию гидроксиапатита в модели дефекта свода черепа у крыс. Акта Биоматер. 2013;9:8015–8026. doi: 10.1016/j.actbio.2013.04.043. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

37. Gu Y., Wang G., Zhang X., Zhang Y., Zhang C., Liu X., Rahaman M.N., Huang W., Pan H. Биоразлагаемый боросиликат каркасы из биоактивного стекла с трабекулярной микроструктурой для восстановления кости. Матер. науч. англ. К. 2014; 36:294–300. doi: 10.1016/j.msec.2013.12.023. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

38. Liu X., Huang W., Fu H., Yao A., Wang D., Pan H., Lu W.W. Каркасы из биоактивного боросиликатного стекла: повышение прочности каркасов на основе стекла для тканевой инженерии. Дж. Матер. науч. Матер. Мед. 2009; 20: 365–372. doi: 10.1007/s10856-008-3582-3. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Wang H., Zhao S., Zhou J., Shen Y., Huang W., Zhang C., Rahaman M.N., Wang D. Оценка каркасов из боратного биоактивного стекла в качестве контролируемой системы доставки ионов меди для стимуляции остеогенеза и ангиогенеза при заживлении костей. Дж. Матер. хим. Б. 2014;2:8547–8557. дои: 10.1039/C4TB01355G. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

40. Wang H., Zhao S., Zhou J., Zhu K., Cui X., Huang W., Rahaman M.N., Zhang C., Wang D. Биосовместимость и остеогенная способность каркасов из боросиликатного биоактивного стекла, нагруженных магнитными наночастицами Fe 3 O 4 . Дж. Матер. хим. Б. 2015;3:4377–4387. doi: 10.1039/C5TB00062A. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

41. Wang H., Zhao S., Xiao W., Cui X., Huang W., Rahaman M.N., Zhang C., Wang D. Трехмерный боросиликат с включением цинка каркасы из биоактивного стекла для восстановления и восстановления дефектов свода черепа критических размеров у грызунов. Коллоидный прибой. Б Биоинтерфейсы. 2015;130:149–156. doi: 10.1016/j.colsurfb.2015.03.053. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

42. Wu C., Zhang Y., Zhu Y., Friis T., Xiao Y. Взаимосвязь структуры и свойств мезопористых биостеклянных каркасов, модифицированных шелком. Биоматериалы. 2010;31:3429–3438. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.061. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

43. Zhang Y., Wei L., Chang J., Miron R.J., Shi B., Yi S., Wu C. Каркасы из мезопористого биоактивного стекла, содержащие стронций, стимулирующие in vitro пролиферация и дифференцировка стромальных клеток костного мозга и регенерация остеопоротических дефектов кости in vivo. Дж. Матер. хим. Б. 2013;1:5711–5722. дои: 10.1039/C3TB21047B. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

44. Zhang Y., Wei L., Wu C., Miron R.J. Регенерация периодонта с использованием наполненных стронцием мезопористых биоактивных стеклянных каркасов у крыс с остеопорозом. ПЛОС ОДИН. 2014;9:e0104527. doi: 10.1371/journal.pone.0104527. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

45. Sui B., Zhong G., Sun J. Эволюция каркаса из мезопористого биоактивного стекла, имплантированного в бедренную кость крысы, оцененная с помощью мечения 45Ca, отслеживания и гистологического исследования. анализ. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2014;6:3528–3535. doi: 10.1021/am4056886. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

46. Ван С., Банк Р.А., Текоппеле Дж.М., Агравал С.М. Роль коллагена в определении механических свойств кости. Дж. Ортоп. Рез. 2001;19:1021–1026. doi: 10.1016/S0736-0266(01)00047-X. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

47. Balasubramanian P., Roether J.A., Schubert D.W., Beier J.P., Boccaccini A.R. Двухслойные пористые конструкции из биоактивного стекла 45S5 с покрытием PCL и электропряденых волокон коллаген-PCL. Дж. Пористый материал. 2015;22:1215–1226. doi: 10.1007/s10934-015-9998-5. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

48. Эрол М.М., Моуриньо В., Ньюби П., Хациставру Х., Ротер Дж.А., Хупа Л., Боккаччини А.Р. Выделяющие медь, борсодержащие биоактивные стеклянные каркасы, покрытые альгинатом, для инженерии костной ткани. Акта Биоматер. 2012; 8: 792–801. doi: 10.1016/j.actbio.2011.10.013. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

49. Baino F., Fiorilli S., Vitale-Brovarone C. Материалы на основе биоактивного стекла с иерархической пористостью для медицинских применений: обзор последних достижений. Акта Биоматер. 2016;42:18–32. doi: 10.1016/j.actbio.2016.06.033. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

50. Моуриньо В., Катталин Дж.П., Боккаччини А.Р. Ионы металлов как терапевтические агенты в каркасах тканевой инженерии: обзор их биологических приложений и стратегий для новых разработок. Дж. Р. Соц. Интер. 2012; 9: 401–419. doi: 10.1098/rsif.2011.0611. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

51. Tang W., Lin D., Yu Y., Niu H., Guo H., Yuan Y., Liu C. Биоинспирированный тримодальный макрос/ микро/нанопористые каркасы, загружающие rhBMP-2 для полной регенерации костного дефекта критического размера. Акта Биоматер. 2016;32:309–323. doi: 10.1016/j.actbio.2015.12.006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

52. Биньярди С., Петрароли М., Пуньо Н.М. Наноотпечатки на раковинах брюхоногих и двустворчатых моллюсков показывают анизотропную эволюцию против внешних атак. Дж. Наноски. нанотехнологии. 2010;10:6453–6460. doi: 10.1166/jnn.2010.2626. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

53. Yu M., Fiume E., Verné E., Saunders T., Reece MJ, Baino F. Биоактивные золь-гелевые биоуглеродные каркасы, покрытые стеклом. Матер. лат. 2018; 232:14–17. doi: 10.1016/j.matlet.2018.08.067. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

54. Каннингем Э., Данн Н. Сравнительная характеристика трехмерных гидроксиапатитовых каркасов, полученных путем воспроизведения синтетических полимерных пен и природных морских губок. Дж. Тиссью Инж. 2011;С1:1–9. [Google Scholar]

55. Пронзато Р., Манкони Р. Средиземноморские коммерческие губки: более 5000 лет естественной истории и культурного наследия. Мар. Экол. 2008; 29: 146–166. doi: 10.1111/j.1439-0485.2008.00235.x. [CrossRef] [Google Scholar]

56. Ян С., Леонг К.Ф., Ду З., Чуа С.К. Дизайн каркасов для использования в тканевой инженерии. Часть I. Традиционные факторы. Ткань англ. 2001;7:679–689. doi: 10.1089/107632701753337645. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

57. Mastrogiacomo M., Scaglione S., Martinetti R., Dolcini L., Beltrame F., Cancedda R., Quarto R. Роль внутренней структуры каркаса в кости in vivo образование в макропористой кальций-фосфатной биокерамике. Биоматериалы. 2006; 27:3230–3237. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.01.031. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

58. Verné E., Bretcanu O., Balagna C., Bianchi C.L., Cannas M., Gatti S., Vitale-Brovarone C. Реактивность на ранней стадии и поведение in vitro биоактивные стекла и стеклокерамика на основе кремнезема. Дж. Матер. науч. Матер. Мед. 2009 г.;20:75–87. doi: 10.1007/s10856-008-3537-8. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

59. Карагеоргиу В., Каплан Д. Пористость каркасов из трехмерного биоматериала и остеогенез. Биоматериалы. 2005; 26: 5474–5491. doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.02.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

60. Anselme K., Davidson P., Popa A.M., Giazzon M., Liley M., Ploux L. Взаимодействие клеток и бактерий с поверхностями, структурированными в нанометровом масштабе. Акта Биоматер. 2010;6:3824–3846. doi: 10.1016/j.actbio.2010.04.001. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

61. Ma J., Lin H., Li X., Bian C., Xiang D., Qu F. Синтез иерархических пористых биоактивных стекол для регенерации костной ткани. ИЭТ Нанобиотехнологии. 2014; 8: 216–221. doi: 10.1049/iet-nbt.2013.0054. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

62. Хан С., Ли С., Линь Х., Ма Дж., Чен С., Бьян С., У С., Цюй Ф. Иерархический ме-так- макропористое биостекло для инженерии костной ткани. J. Sol-Gel Sci. Технол. 2014;70:33–39. doi: 10.1007/s10971-014-3270-3. [CrossRef] [Академия Google]

63. Уилл Дж., Герхардт Л.К., Боккаччини А.Р. Каркасы на основе биоактивного стекла для инженерии костной ткани. Доп. Биоцем. англ. Биотехнолог. 2011; 126:195–226. [PubMed] [Google Scholar]

64. Xia W., Chang J. Каркас из биоактивного стекла со структурой и механическими свойствами, аналогичными губчатой ​​кости. Дж. Биомед. Матер. Рез. Б заявл. Биоматер. 2010; 95Б: 449–455. doi: 10. 1002/jbm.b.31736. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

65. Tancred D.C., McComack B.A.O., Carr A.J. Синтетический костный имплантат, макроскопически идентичный губчатой ​​кости. Биоматериалы. 1998;19:2303–2311. doi: 10.1016/S0142-9612(98)00141-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

66. Li H., Lin K., Chang J. Изготовление макропористых полимерных каркасов с использованием кальцинированной губчатой ​​кости в качестве шаблона. Дж. Биоматер. науч. Полим. Эд. 2005; 16: 575–584. doi: 10.1163/1568562053783759. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

67. Hutmacher D.W. Технологии проектирования и изготовления каркасов для инженерных тканей — современное состояние и перспективы на будущее. Дж. Биоматер. науч. Полим. Эд. 2001; 12:107–124. дои: 10.1163/156856201744489. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

68. Морган Э.Ф., Унникриснан Г., Хуссейн А. Механические свойства костей в здоровом и болезненном состояниях. Анна. Преподобный Биомед. англ. 2018;20:119–143. doi: 10. 1146/annurev-bioeng-062117-121139. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

69. Vitale-Brovarone C., Baino F., Verné E. Высокопрочные биоактивные стеклокерамические каркасы для регенерации кости. Дж. Матер. науч. Матер. науч. Матер. Мед. 2009; 20: 643–653. doi: 10.1007/s10856-008-3605-0. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

70. Гибсон Л. Дж. Моделирование механического поведения ячеистых материалов. Матер. науч. англ. А. 1989; 110:1–36. doi: 10.1016/0921-5093(89)-8. [CrossRef] [Google Scholar]

71. Jones J.R., Hench H.H. Регенерация трабекулярной кости с использованием пористой керамики. Курс. мнение Твердотельный материал. науч. 2003; 7: 301–307. doi: 10.1016/j.cossms.2003.09.012. [CrossRef] [Google Scholar]

72. Рахаман М.Н., Дэй Д.Э., Бал Б.С., Фу К., Юнг С.Б., Боневальд Л.Ф., Томсия А.П. Биоактивное стекло в тканевой инженерии. Акта Биоматер. 2011;7:2355–2373. doi: 10.1016/j.actbio.2011.03.016. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

73. Sergi R., Bellucci D., Cannillo V. Обзор композитов биоактивного стекла/натурального полимера: состояние дел. Материалы. 2020;13:5560. doi: 10.3390/ma13235560. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

74. Baino F., Vitale-Brovarone C. Трехмерные каркасы из стекла для инженерии костной ткани: современные тенденции и прогнозы на будущее. Дж. Биомед. Матер. Рез. А. 2011; 97: 514–535. doi: 10.1002/jbm.a.33072. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

75. Doi Y., Steinbuchel A. Биополимеры, биология, химия, биотехнология, приложения, том 4, полиэфиры III — приложения и коммерческие продукты. Уайли-Блэквелл; Хобокен, Нью-Джерси, США: 2002. с. 410. [Google Scholar]

76. Мохамад Юнос Д., Бреткану О., Боккаччини А.Р. Полимерно-биокерамические композиты для каркасов тканевой инженерии. Дж. Матер. науч. 2008;43:4433–4442. doi: 10.1007/s10853-008-2552-y. [CrossRef] [Google Scholar]

77. Hum J., Luczynski K.W., Nooeaid P., Newby P., Lahayne O., Hellmich C. , Boccaccini A.R. Повышение жесткости биостекла 45С5 9Каркасы на основе 0173 ® через натуральные и синтетические биополимерные покрытия: ультразвуковое исследование. Напряжение. 2013; 19: 431–439. [Google Scholar]

78. Моуриньо В., Ньюби П., Боккаччини А.Р. Подготовка и характеристика высвобождающих галлий трехмерных каркасов на основе биостекла 45S5 ® с покрытием из альгината для инженерии костной ткани. Доп. англ. Матер. 2010;12:283–291. doi: 10.1002/адем.200980078. [CrossRef] [Google Scholar]

79. Wu C., Ramaswamy Y., Boughton P., Zreiqat H. Улучшение механических и биологических свойств пористого CaSiO 3 каркасы, модифицированные поли(D,L-молочной кислотой). Акта Биоматер. 2008; 4: 343–353. doi: 10.1016/j.actbio.2007.08.010. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

80. Вепари С., Каплан Д.Л. Шелк как биоматериал. прог. Полим. науч. 2007; 32: 991–1007. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2007.05.013. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

81. Hutmacher D.W., Schantz J.T. Современное состояние и будущие направления костной инженерии на основе каркасов с точки зрения биоматериалов. Дж. Тиссью Инж. Реген. Мед. 2007; 1: 245–260. doi: 10.1002/term.24. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

82. Pennella F., Cerino G., Massai D., Gallo D., Falvo D’Urso Labate G., Schiavi A., Deriu M.A., Audenino A., Morbiducci U. Обзор методов оценки проницаемость каркаса тканевой инженерии. Анна. Биомед. англ. 2013;41:2027–2041. doi: 10.1007/s10439-013-0815-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

83. Botchwey E.A., Dupree M.A., Pollack S.R., Levine E.M., Laurencin C.T. Тканеинженерная кость: измерение транспорта питательных веществ в трехмерных матрицах. Дж. Биомед. Матер. Рез. А. 2003; 67: 357–367. doi: 10.1002/jbm.a.10111. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

84. Гримм М.Дж., Уильямс Дж.Л. Измерения проницаемости губчатой ​​кости пяточной кости человека. Дж. Биомех. 1997; 30: 743–745. doi: 10.1016/S0021-9290(97)00016-X. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

85. Li S., De Wijn J.R., Li J., Layrolle P., De Groot K. Макропористый двухфазный каркас из фосфата кальция с высоким соотношением проницаемость/пористость. Ткань англ. 2003; 9: 535–548. doi: 10.1089/107632703322066714. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

86. Radisic M., Euloth M., Yang L., Langer R., Freed L., Vunjak-Novakovic G. Посев клеток миоцитов высокой плотности для инженерии тканей сердца . Биотехнолог. биоинж. 2003; 82: 403–414. дои: 10.1002/бит.10594. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

87. Ho S.T., Hutmacher D.W. Сравнение микроКТ с другими методами, используемыми для характеристики матриксов. Биоматериалы. 2006; 27:1362–1376. doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.08.035. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

88. Knothe Tate M.L., Knothe U. Модель ex vivo для изучения транспортных процессов и потока жидкости в нагруженной кости. Дж. Биомех. 2000; 33: 247–254. doi: 10.1016/S0021-9290(99)00143-8. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

89. Мансур Дж., Моу В. Проницаемость суставного хряща при сжимающих нагрузках и высоких давлениях. Дж. Боун Дж. Surg. 1976; 58: 509–516. doi: 10.2106/00004623-197658040-00014. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

90. Нетти П.А., Берк Д.А., Шварц М.А., Гродзинский А.Дж., Джейн Р.К. Роль сборки внеклеточного матрикса в интерстициальном транспорте в солидных опухолях. Рак рез. 2000;60:2497–2503. [PubMed] [Google Scholar]

91. Znai C.A., Rosenstein M., McKee TD, Brown E., Turner D., Bloomer W.D., Watkins S., Jain R., Boucher Y. Облучение снижает транспорт интерстициальной жидкости и увеличивает Содержание коллагена в опухолях. клин. Рак рез. 2003;9: 5508–5513. [PubMed] [Google Scholar]

92. Суччи С. Решетчатое уравнение Больцмана: для гидродинамики и не только. Кларедон Пресс; Оксфорд, Великобритания: 2001. [Google Scholar]

93. Чор М.В., Ли В. Система измерения проницаемости каркасов для тканевой инженерии. Изм. науч. Технол. 2007; 18:208. doi: 10.1088/0957-0233/18/1/026. [CrossRef] [Google Scholar]

94. Каранде Т.С., Онг Дж.Л., Агравал С.М. Диффузия в каркасах инженерии костно-мышечной ткани: вопросы проектирования, связанные с пористостью, проницаемостью, архитектурой и смешиванием питательных веществ. Анна. Биомед. англ. 2004; 32: 1728–1743. дои: 10.1007/s10439-004-7825-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

95. Леонг К.Ф., Чеа С.М., Чуа С.К. Изготовление твердотельных трехмерных каркасов произвольной формы для инженерных заменителей тканей и органов. Биоматериалы. 2003; 24: 2363–2378. doi: 10.1016/S0142-9612(03)00030-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

96. Hillsley M.V., Frangos J.A. Обзор: Инженерия костной ткани: роль потока интерстициальной жидкости. Биотехнолог. биоинж. 1994; 43: 573–581. doi: 10.1002/bit.260430706. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

97. Owan I. Механотрансдукция в костях: остеобласты более чувствительны к силам жидкости, чем к механическому напряжению. Являюсь. Дж. Физиол. 1997; 273:C810–C815. doi: 10.1152/ajpcell.1997.273.3.C810. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

98. Truscello S., Kerckhofs G., Van Bael S., Pyka G., Schrooten J., Van Oosterwyck K. Прогнозирование проницаемости обычных каркасов для инженерии скелетных тканей: Комбинированное расчетно-экспериментальное исследование. Акта Биоматер. 2012; 8: 1648–1658. doi: 10.1016/j.actbio.2011.12.021. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

99. Impens S., Chen Y., Mullens S., Luyten F., Schrooten J. Методы контролируемого посева клеток: первый шаг к клинически значимым стратегиям инженерии костной ткани. Ткань англ. С. 2010; 16: 1575–1583. doi: 10.1089/ten.tec.2010.0069. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

100. Van Bael S., Chai Y.C., Truscello S., Moesen M., Kerckhofs G., Van Oosterwyck H., Kruth J.P., Schrooten J. Влияние геометрии пор на биологическом поведении in vitro клеток, полученных из надкостницы человека, высеянных на селективные расплавленные лазером костные каркасы Ti6Al4V. Акта Биоматер. 2012; 8: 2824–2834. doi: 10.1016/j.actbio.2012.04.001. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

101. Hui P.W., Leung P.C., Sher A. Жидкостная проводимость губчатого костного трансплантата как предиктор заживления интерфейса трансплантат-хозяин. Дж. Биомех. 1996; 29: 123–132. doi: 10.1016/0021-9290(95)00010-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

102. Agrawal C.M., McKinney J.S., Lanctot D., Athanasiou K.A. Влияние потока жидкости на кинетику деградации биоразлагаемых каркасов для тканевой инженерии in vitro. Биоматериалы. 2000;21:2443–2452. doi: 10.1016/S0142-9612(00)00112-5. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

103. Чон К.Г., Холлистер С.Дж. Механические свойства, проницаемость и деградационные свойства 3D-каркасов из поли(1,8-октандиол-со-цитрата) для инженерии мягких тканей. Дж. Биомед. Матер. Рез. Б. 2010; 93:141–149. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

104. Беар Дж. Динамика жидкостей в пористых средах. Дуврские публикации; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 1972. [Google Scholar]

105. Очоа И., Санс-Эррера Дж.А., Гарсия-Азнар Дж.М., Добларе М., Юнос Д.М., Боккаччини А.Р. Оценка проницаемости 45S5 Bioglass 9Каркасы на основе 0173 ® для инженерии костной ткани. Дж. Биомех. 2009; 42: 257–260. doi: 10.1016/j.jbiomech.2008.10.030. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

106. Sanz-Herrera J.A., Kasper C., Van Griensven M., Garcia-Aznar J.M., Ochoa I., Doblare M. Механические и потоковые характеристики носителей Sponceram ® : Оценка по теории гомогенизации и экспериментальная проверка. Дж. Биомед. Матер. Рез. Б. 2008; 87: 42–48. doi: 10.1002/jbm.b.31065. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

107. Дишер Д.Э., Джанми П., Ван Ю.Л. Тканевые клетки чувствуют и реагируют на жесткость своего субстрата. Наука. 2005; 310:1139–1143. doi: 10.1126/science.1116995. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

108. Кохлес С.С., Робертс Дж.Б., Аптон М.Л., Уилсон К.Г., Бонассар Л.Дж., Шлихтинг А.Л. Прямые перфузионные измерения анизотропной проницаемости губчатой ​​кости. Дж. Биомех. 2001; 34: 1197–1202. doi: 10.1016/S0021-9290(01)00082-3. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

109. Науман Э.А., Фонг К.Э., Кивени Т.М. Зависимость межтрабекулярной проницаемости от направления потока и анатомического положения. Анна. Биомед. англ. 1999; 27: 517–524. дои: 10.1114/1.195. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

110. Fiume E., Schiavi A., Orlygsson G., Bignardi C., Verné E., Baino F. Комплексная оценка проницаемости биоактивного стекла и стеклокерамического каркаса : Экспериментальные измерения по перепаду волны давления, моделирование и анализ на основе компьютерной томографии. Акта Биоматер. 2021;119: 405–418. doi: 10.1016/j.actbio.2020.10.027. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

111. Ратнер Б.Д., Хоффман А.С., Шон Ф.Дж., Лемонс Дж. Э. Наука о биоматериалах: введение в материалы в медицине. 2-е изд. Эльзевир; Амстердам, Нидерланды: 2004. с. 864. [Google Scholar]

112. Пирс А.И., Ричардс Р.Г., Милц С., Шнайдер Э., Пирс С.Г. Животные модели для исследования биоматериала имплантата в кости: обзор. Евро. Клетки Матер. 2007; 13:1–10. doi: 10.22203/eCM.v013a01. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

113. Разница между методами тестирования Ex Vivo и In Vitro. [(по состоянию на 18 мая 2021 г.)]; Доступно онлайн: https://www.bioalternatives.com/en/ex-vivo-vs-in-vitro/

114. Li Y., Chen S.K., Li L., Qin L., Wang X.L., Lai Y.X. Модели животных с костными дефектами для тестирования эффективности биоматериалов, заменяющих кость. Дж. Ортоп. Перевод 2015;3:95–104. doi: 10.1016/j.jot.2015.05.002. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

115. Hollinger J.O. Введение в биоматериалы. 2-е изд. КПР Пресс; Бока-Ратон, Флорида, США: 2011. с. 644. [Google Академия]

116. Джонс А.С., Арнс С.Х., Хатмахер Д.В., Милторп Б.К., Шеппард А.П., Кнакштедт М.А. Корреляция морфологии пор, взаимосвязанности и физических свойств трехмерных керамических каркасов с врастанием кости. Биоматериалы. 2009;30:1440–1451. doi: 10.1016/j.biomaterials.2008.10.056. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

117. Otsuki B., Takemoto M., Fujibayashi S., Neo M., Kokubo T., Nakamura T. Размер порового отверстия и связность определяют врастание костей и тканей в пористые имплантаты. : Структурный анализ пористых биоактивных титановых имплантатов на основе трехмерной микро-КТ. Биоматериалы. 2006;27:5892–5900. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.08.013. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

118. Wu C., Zhou Y., Xu M., Han P., Chen L., Chang J., Xiao Y. Медьсодержащие мезопористые биоактивные стеклянные каркасы с полифункциональными свойствами способности к ангиогенезу, остеостимуляции и антибактериальной активности. Биоматериалы. 2013; 34: 422–433. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.09.066. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

119. Barralet J., Gbureck U., Habibovic P., Vorndran E., Gerard C., Doillon CJ Ангиогенез в каркасах из фосфата кальция за счет высвобождения неорганических ионов меди. Ткань англ. А. 2009 г.;15:1601–1609. doi: 10.1089/ten.tea.2007.0370. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

120. Каргозар С., Байно Ф., Хамзехлоу С., Хилл Р.Г., Мозафари М. Биоактивные очки становятся популярными. Препарат Дисков. Сегодня. 2018;23:1700–1704. doi: 10.1016/j.drudis.2018.05.027. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

121. Bi L., Jung S., Day D., Neidig K., Dusevich V., Eick D., Bonewald L. Оценка костной регенерации, ангиогенеза и гидроксиапатита конверсия дефектов свода черепа критических размеров у крыс, имплантированных каркасами из биоактивного стекла. Дж. Биомед. Матер. Рез. А. 2012; 100:3267–3275. doi: 10.1002/jbm.a.34272. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

122. Bonnelye E., Chabadel A., Saltel F., Jurdic P. Двойной эффект ранелата стронция: стимуляция дифференцировки остеобластов и ингибирование образования и резорбции остеокластов in vitro. Кость. 2008;42:129–138. doi: 10.1016/j.bone.2007.08.043. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

123. Deng Z., Lin B., Jiang Z., Huang W., Li J., Zeng X., Wang H., Wang D., Zhang Y. Hypoxia — Имитация боросиликатных биоактивных стеклянных каркасов, легированных кобальтом, с повышенной ангиогенной и остеогенной способностью к регенерации кости. Междунар. Дж. Биол. науч. 2019;15:1113–1124. doi: 10.7150/ijbs.32358. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

124. Кермани Ф., Бейдохти С.М., Байно Ф., Голамзаде-Вирани З., Мозафари М., Каргозар С. Многокомпонентные добавки, легированные стронцием и кобальтом Мезопористые биоактивные стекла (MBG) для потенциального использования в инженерных приложениях костной ткани. Материалы. 2020;13:1348. doi: 10.3390/ma13061348. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

125. Wang X., Mabrey J.D., Agrawal C.M. Межвидовое сравнение свойств переломов костей. Биомед. Матер. англ. 1998;8:1–9. [PubMed] [Google Scholar]

126. Хунзикер Э.Б., Энггист Л., Кюффер А., Басер Д., Лю Ю. Остеоинтеграция: медленная доставка BMP-2 повышает остеоиндуктивность. Кость. 2012;51:98–106. doi: 10.1016/j.bone.2012.04.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

127. Лаузон М.А., Бержерон Э., Маркос Б., Фошё Н. Восстановление костей: новые разработки в системах доставки факторов роста и их математическое моделирование. Дж. Контроль. Выпускать. 2012; 162: 502–520. doi: 10.1016/j.jconrel.2012.07.041. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

128. Deschaseaux F., Sensebé L., Heymann D. Механизмы восстановления и регенерации кости. Тенденции Мол. Мед. 2009;45:417–429. doi: 10.1016/j.molmed.2009.07.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

129. Dutra CEA, Pereira M.M. Оценка биоактивных стеклянных пен in vivo в сочетании с богатой тромбоцитами плазмой при костных дефектах. Дж. Тиссью Инж. Реген. Мед. 2008; 2: 221–227. doi: 10.1002/term.86. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

130. Hasiwa N., Bailey J., Clausing P., Daneshian M., Farkas S. Критическая оценка использования собак в биомедицинских исследованиях и тестировании. АЛЬТЕКС. 2011; 28:326–340. doi: 10.14573/altex.2011.4.326. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

Рыба-меч с крошкой из средиземноморских трав и кремом с морской пеной

Рыба-меч с крошкой из средиземноморских трав и кремом с морской пеной | МаМаБлип

Мясистая рыба-меч сочетается с легкой и пикантной крошкой из трав на основе цитрусовых, которая поднимает эту увесистую рыбу на новый уровень вкуса итальянской кухни.

Добавить в избранное

  • (Получил 5 баллов по 1 отзыву)

Елена:

Мне нравится мясистость рыбы-меч, и всякий раз, когда я в настроении съесть что-нибудь потяжелее, но что-нибудь из моря, я обращаюсь к рыбе-меч. Это…

читать все отзывы…

Если вы еще не знакомы со стейками из рыбы-меч, это отличный способ познакомиться с ними поближе. Рыба-меч — популярная рыба, подаваемая по всей Италии, особенно в южных регионах, и, как правило, в сочетании с сочными сезонными овощами (помидоры черри летом, с кусочком рыбы-меч на гриле и свежей веточкой майорана — дуэт, который почти невозможно превзойти!) . Просто представьте, что вы наслаждаетесь итальянской едой из морепродуктов, любуясь видом на побережье Средиземного моря — это визуальная идея этого удивительного итальянского рецепта рыбы-меч.

Приготовление здорового, но невероятно яркого ужина из рыбного стейка — это отличная альтернатива нашим более здоровым мясным блюдам, и хотя мы любим эти рецепты ужина, изменения, особенно ароматные, захватывающие вкусовые рецепторы, всегда приветствуются! Как только вы освоите приготовление незабываемого крема из морской пены, который завершает этот вкусный классический рецепт итальянской рыбы, вам захочется включить этот рецепт из морепродуктов в свой репертуар всякий раз, когда вы будете в настроении от блестящих, но простых морепродуктов. рецепт. Ваш обеденный стол будет радоваться, когда это блюдо будет поставлено в середину, готовое к тому, чтобы его разделили и полюбили, как это делают итальянцы!

  • 150 общее время (мин)

    10 время приготовления (мин.)


  • 15 ингредиентов


  • 423 ккал


  • 4 этапа подготовки

    Ингредиенты

    на 4 порции

    Средиземноморская рыба-меч с крошкой из трав

    • Рыба-меч (стейки) 600 грамм ((4))
    • Панировочные сухари по мере необходимости
    • лимонная цедра 2 чашки
    • Апельсиновой цедры 1 чашка
    • Майоран (стебель) 1 чашка
    • Оливковое масло первого отжима по мере необходимости
    • Соль по мере необходимости

    Крем с морской пеной

    • Лимонный сок 150 грамм
    • Овощной бульон 200 грамм
    • Рыбный бульон 150 грамм
    • Желатин (листовой) 15 грамм
    • жирные сливки 50 грамм
    • Яйца (только желток) 1
    • Соль по мере необходимости
    • Черный перец по мере необходимости

    Попробуйте с. ..

    или покажите мне больше…

    Филиппо Бартолотта

    Подготовка

    на 4 порции

    Шаг

    1

    Из 4

    Рыба-меч на гриле

    Нагрейте сковороду-гриль или сковороду с толстым дном на среднем огне. Добавьте небольшое количество оливкового масла. Добавьте рыбные стейки и готовьте с каждой стороны примерно 3-4 минуты.

    В конце варки добавить несколько столовых ложек рыбного бульона.

    Шаг

    2

    Из 4

    Приготовьте крошку из свежих средиземноморских трав

    Хорошо растолочь копченую соль. В средней миске смешайте свежие панировочные сухари, цедру цитрусовых, свежий майоран и хорошо перемешайте.

    Поместите смесь трав на приготовленную рыбу, придавливая, чтобы она прилипла к рыбе.

    Шаг

    3

    Из 4

    Приготовьте крем с морской пеной

    Поместите желатин в небольшой стакан с холодной водой, дайте ему размякнуть и удалите, выжимая лишнюю жидкость. Поместите яичный желток в среднюю миску. Нагрейте овощной и рыбный бульоны в отдельных кастрюлях. Растворите желатин в одном из бульонов и дайте ему полностью раствориться.

    Используя венчик, добавьте лимонный сок и хорошо перемешайте. Добавить в подогретый бульон, приправить приправами по вкусу солью и перцем.

    Накройте полиэтиленовой пленкой, поместите в холодильник и дайте остыть, пока консистенция не станет похожей на крем (или пудинг). Достаньте из холодильника, добавьте взбитые сливки. Сложите, чтобы не потерять текстуру, поместите в маленькие формочки для крема. Дать остыть не менее 2 часов.

    Шаг

    4

    Из 4

    Выложить рыбу на тарелки и приготовить готовое блюдо

    Рыбу нарезать относительно тонкими ломтиками, выложить ломтиками на отдельные сервировочные тарелки вместе с красивыми овощами.

    Поместите порцию крема с морской пеной на тарелку. Подавать теплым.


    Примечание относительно овощного гарнира:  наши повара рекомендуют сезонные овощи, желательно приготовленные на пару и сбрызнутые свежим лимонным соусом: смесью оливкового масла первого отжима, соли, лимонного сока и перца по вкусу.

    Попробуйте с…

    или показать мне больше…

    Филиппо Бартолотта

    …Отличные итальянские вкусности!

    Отзывы

    Елена Понедельник, 7 декабря 2020 г.

    Прекрасная и необычная

    Я люблю мясистость рыбы-меч, и всякий раз, когда я в настроении для чего-то более тяжелого, но что-то из моря, я обращаюсь к рыбе-меч. Эта великолепная смесь средиземноморских трав действительно так сильно раскрывает вкус. Любить это!

    все.войдите чтобы оставить отзыв

Согласие на использование файлов cookie ePrivacy и GPDR с помощью согласия на использование файлов cookie

Полиуретановые системы Dow | Полиуретановые пены и материалы

true

  1. Дом
  2. Полиуретаны
  3. Полиуретановые системы

Наши полиуретановые системы могут помочь вам удовлетворить меняющиеся потребности, с которыми вы сталкиваетесь на рынках потребительского комфорта, промышленности и энергоэффективности. Полиуретановые системы Dow позволяют создавать превосходные продукты, начиная от матрасов и салонов автомобилей и заканчивая изоляцией из напыляемой пены и обуви.


Энергоэффективность

  • Полиуретановая пена DELTA THERM™ — экономичная, энергосберегающая пена, используемая для решений в области холодильного хранения, таких как бытовая техника, рефрижераторный транспорт и изолированные металлические панели
  • VORACOR™ Systems — позволяет создавать химические составы по индивидуальному заказу для обеспечения экономичной производительности для систем высокого и низкого давления


Промышленный

  • Полиуретановые клеи DIAMONDLOCK™ — текучий жидкий однокомпонентный отверждаемый влагой полиуретановый клей, идеально подходящий для укладки полов из переработанной резиновой крошки
  • TRAFFIDECK™ GO Anti-Slip Spray – инновационные решения для напольных покрытий, адаптированные к широкому спектру транспортных требований
  • Связующие системы VORAMER™ — используются в качестве связующих в различных областях переработки, склеивая измельченные материалы, такие как резина, гибкий пенополиуретан, EVA, пробка, гравий и древесная мульча
  • Полиуретановые системы VORASTAR™ — напыляемая упаковочная пена, обеспечивающая высокоэффективные, химически стойкие и устойчивые к УФ-излучению решения для защиты инфраструктуры от суровых условий окружающей среды
  • Преполимеры
  • HYPOL™ — используются специально для образования гидрофильных пен при взаимодействии с изоцианат-реакционноспособными соединениями, такими как вода, спирты и амины.


Автомобильная промышленность

  • Полиуретановые пены BETAFOAM™ — двухкомпонентные пенополиуретаны, обеспечивающие конструкционные и акустические характеристики в автомобильной промышленности, сочетающие в себе изоляционные и герметизирующие свойства, а также обеспечивающие NVH (шум, вибрацию и жесткость), жесткость и управление энергопотреблением преимущества
  • MOR-AD™ Systems — одно- или двухкомпонентный уретановый клей, разработанный для полунепрерывных ламинаторов
  • SPECFIL™ Systems – полиуретановые клеи и герметики, используемые для сборки фильтров воздушного масла и смазочных материалов для двигателей внутреннего сгорания


Потребительский

  • Полиуретановый эластомер ENERLYTE™ – экологически безопасное решение, разработанное для улучшения характеристик обуви с полной и промежуточной подошвой
  • Полиуретановые системы
  • SPECFLEX™ — обеспечивают превосходные свойства при растяжении, превосходное сохранение цвета во время обработки, адгезию к подложкам и долговечность при использовании в качестве амортизирующих материалов и сидений
  • Системы VORALUX™ — обеспечивают превосходную долговечность, комфорт, малый вес и гигиеничность для пен различной плотности, твердости и упругости

 

 

Ресурсы

Быстрые ссылки

Товары

Спросите эксперта

Технический контент

Зарегистрируйтесь сейчас
Для получения персонализированного опыта, включая обновления и возможность сравнения продуктов.

Изделия из полиуретановых систем
Просмотрите наши полиуретановые системы, чтобы найти продукты, соответствующие вашим потребностям.

Найти продукты

Рынки

  • Строительство, строительство и инфраструктура
  • Химическое производство и промышленность
  • Потребительские товары и бытовая техника
  • Здравоохранение и гигиена
  • Нефть, газ и горнодобывающая промышленность
  • Краски, чернила и покрытия
Посмотреть все Показать меньше

Субмаркеты

  • Конверт здания
  • Строительные материалы и компоненты
  • Холодовая цепь и изоляция
  • Потребительские товары
  • Полы и поверхности
  • Обувь
  • Отопление, охлаждение и охлаждение
  • Инфраструктура
  • Медицинская амортизация
  • Добыча
  • Производство полиуретана
  • Производство
  • Возобновляемая энергия
  • Спорт и отдых
  • Стеновые системы, изоляция и фасад
  • Окна, двери и строительные элементы
  • Уход за раной
Посмотреть все Показать меньше

Обозначает ссылку только на товары в каталоге

Соответствует нормативным требованиям к пенообразователям
Высокоэффективные системы пенообразования, основанные на десятилетних исследованиях с низким ПГП

Узнать больше

Стимулирование цифровых изменений
Как цифровизация меняет нашу совместную работу?

Узнайте здесь

{{message}}

Как почистить внутреннюю часть стекла дверцы духовки (легко!)

Новый год, пора чистить! У кого-нибудь еще есть мотивация убраться перед тем, как вернуться в школу и на работу после каникул? Я уверен. Кажется, что после того, как все праздничные украшения собраны, пришло время навести порядок, организовать и провести глубокую уборку. В этом году я начала на кухне. Признаюсь, я пренебрегал своей плитой на протяжении многих лет. Он у меня уже почти десять лет, но я чистил его только дважды. В первый раз это была катастрофа с тоннами пены для чистки духовки повсюду, а фактической очистки не происходило. Во второй раз я запустил цикл самоочистки, и запах и шум (детекторы дыма включались и выключались часами) чуть не довели нас до крайности. К счастью для меня, третий раз был шармом. Сегодня я делюсь тем, как я (наконец-то!) очистил духовку, в том числе МЕЖДУ СТЕКЛОМ ДВЕРЦЫ, где таинственным образом скапливается пыль, пух и собачья шерсть, из-за чего вся духовка выглядит грязной.

Примечание. Этот пост содержит партнерские ссылки. Покупки по этим ссылкам означают, что я могу получить небольшую комиссию или реферала совершенно бесплатно для вас. Как всегда, все мнения, высказанные здесь, на 100% принадлежат мне, и я делюсь только теми продуктами и брендами, которые мне нравятся и которые, думаю, понравятся вам.

Глубокая очистка внутри

Первый шаг к тому, чтобы ваша духовка была как можно более безупречной, — это провести глубокую внутреннюю очистку. Есть много советов и видео о том, как это лучше сделать. На меня средства для чистки духовки из магазина не подействовали (хотя, признаться, я, возможно, невнимательно прочитала инструкцию…). Вот инструменты, которые вам понадобятся, а также шаги, которые необходимо выполнить.

Большинство расходных материалов говорят сами за себя (эта таинственно выглядящая бутылка с распылителем — просто мое средство для мытья стекол, сделанное своими руками), и это вещи, которые, вероятно, уже есть у вас дома. Однако вам понадобится один специальный инструмент, который не так распространен: отвертка TORX. Я копалась в инструментах моего мужа и нашла набор головок с наконечником для бит Torx, так что я смогла использовать его, как вы увидите в видео ниже. Если у вас нет отвертки Torx, было бы неплохо подобрать такой набор (есть множество размеров, менее 10 долларов!), Чтобы вы знали, что у вас есть правильный размер для дверцы духовки.

НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПРИОБРЕСТИ набор отверток Torx

Пищевая сода + уксус

Быстрое путешествие по Google говорит мне, что многие люди успешно смешивали пасту из пищевой соды. Вот как.

  1. Смешайте 1/2 стакана пищевой соды с 3 столовыми ложками воды до состояния пасты.
  2. Намазать внутри духовки, особенно на грязные места.
  3. Оставьте на несколько часов.
  4. Протрите теплой водой и тканью.
  5. Распылите уксус на всю поверхность.
  6. Протрите чистой влажной тканью.

Метод цикла самоочистки духовки

Это метод, который я использовал, и у меня был большой успех… на этот раз. Я не мог поверить, насколько блестящей и чистой была духовка! Вот что я сделал по-другому, чтобы заставить его работать хорошо.

  1. Снимите решетки духовки. Я не сделал этого в первый раз, и они потеряли часть своего блеска и больше не скользят внутрь и наружу.
  2. Соскребите все большие куски пригоревшего материала (фу-у-у, я знаю…. ).
  3. Полностью подметите или пропылесосьте духовку вручную, чтобы удалить все крошки, пепел и различные крошки. Я тоже делала это не в первый раз, поэтому дым и ужасные запахи.
  4. Откройте окно или два, чтобы проветрить дом.
  5. Запустить цикл. После завершения цикла дайте духовке полностью остыть, прежде чем открывать ее.
  6. Смешайте уксус и воду в пропорции 1:1 в маленьком ведерке и сотрите белый налет со стен, дверцы и дна духовки.
  7. Сделайте шаг назад и полюбуйтесь блеском!

Перед запуском цикла самоочистки я снял решетки духовки и вымыл их в ванной. Положите пляжное полотенце на дно ванны, чтобы защитить ее от царапин, включите очень горячую воду и налейте немного Dawn (или другого обезжиривающего средства для мытья посуды). Оставьте минимум на 30 минут, затем смойте губкой для мытья посуды. Мои подставки плохо входили в щели духовки с тех пор, как я сжег их в своей последней попытке цикла самоочистки, но я намазал немного оливкового масла на бумажное полотенце и немного смазал их, прежде чем поставить обратно. Встали сразу, почти как новые!

Глубокая очистка стекла дверцы духовки

Перед очисткой пространства между стеклами рекомендуется очистить внешнее и внутреннее стекло дверцы духовки, чтобы увидеть, что осталось.

1. Очистите наружное стекло

Вы можете очищать духовку снаружи с помощью любого стандартного средства для мытья стекол. Я делаю средство для мытья стекол самостоятельно из 1 стакана воды, 1 стакана медицинского спирта и 2 столовых ложек дистиллированного белого уксуса. Вы можете добавить эфирные масла, если хотите, чтобы он тоже приятно пах!

2. Удалите запекшуюся грязь с внутреннего стекла

Мой самодельный очиститель для стекол не справился с грязью внутри двери даже после того, как я запустил цикл самоочистки, поэтому я использовал то же самое чистящее средство Cerama Bryte, которое использую для керамической варочной панели. Просто нанесите немного средства, потрите труднодоступные места керамической губкой, которая входит в комплект поставки Cerama Bryte, используйте лезвие бритвы, чтобы соскоблить особо стойкие пятна, и отполируйте чистым полотенцем из микрофибры. После этого нанесите несколько капель спрея для очистки стекол и протрите чистым полотенцем из микрофибры.

НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПРИОБРЕСТИ полный набор Cerama Bryte с чистящим средством и инструментами.

3. Очистка МЕЖДУ СТЕКЛОМ снаружи и внутри

А теперь, долгожданный момент, простые шаги по очистке внутреннего стекла дверцы духовки. Прежде всего, позвольте мне сказать, что производители обычно не рекомендуют разбирать дверцу духовки. Многое может пойти не так: разбитое стекло, поврежденная дверца и т. д. GE рекомендует намотать ткань из микрофибры на линейку и вставить ее в небольшие отверстия в нижней части дверцы духовки, чтобы очистить ее. Я попробовал, но он был слишком толстым, чтобы пройти через маленькие щели. Итак, я пошел еще дальше и открутил винты в верхней части двери, чтобы открыть ее и просунуть внутрь руку, чтобы почистить ее. БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ, так как есть риск разбить стекло.

Видеоруководство: как очистить стекло дверцы духовки внутри и между ними

Вот видео, показывающее этот процесс, а также то, как использовать Cerama Bryte на внутренней стороне дверцы: