Pysyvien luminesenssipartikkeleiden vaikutus bioaktiivisen borosilikaattilasin ominaisuuksiin

Abstract

Bioaktiivisten lasien yksi tärkeimmistä käyttökohteista on luukudosteknologia, jonka tavoitteena on regeneroida ihmiskehon omaa luukudosta. Se on viime vuosina kasvanut vaihtoehdoksi nykyisille luun regeneroivan kirurgian sovelluksille. Perinteiset bioaktiiviset lasit ovat piidioksidipohjaisia. Näillä materiaaleilla on useita hyviä ominaisuuksia, mutta niillä on kuitenkin vielä ainakin kaksi merkittävää ongelmaa. Niillä on suuri taipumus kiteytyä pinnastaan sintratessa ja niitä on hyvin vaikea kuvantaa ihmiskehon olosuhteissa. Jotta lasin hajoamista, imeytymistä sekä uuden luukudoksen muodostumista voitaisiin seurata implantoinnin jälkeen, tulisi lasia pystyä kuvantamaan. Borosilikaateilla on todettu olevan monelta osin lupaavampia ominaisuuksia verrattuna nykyisiin kaupallisiin lasikoostumuksiin. Tämän kandidaatintyön perustana on bioaktiivinen borosilikaattilasi, jota kutsutaan B50-lasiksi. Se on valmistettu muuntaen kaupallisen S53P4-lasin koostumusta. Aiemmissa tutkimuksissa B50-lasilla on todettu olevan lupaavia ominaisuuksia sen käyttöön kudosteknologisia sovelluksia varten. Työssä tutkittiin sintrattuja B50-lasinäytteitä sekä pysyviä luminesenssimikropartikkeleita sisältäviä B50-lasikappaleita. Työssä määritettiin sintrattujen lasikappaleiden fysikaalisia ja rakenteellisia ominaisuuksia. Näytteille suoritettiin testauksia SBF-liuoksissa, johon sintratut näytteet olivat upotettuina kuudesta tunnista kahteen viikkoon. Jokaisen aikapisteen jälkeen mitattiin immersioliuosten pH sekä määritettiin liuosten ionikonsentraatio ICP-OES:n avulla. FTIR-spektroskopiaa käytettiin analysoimaan lasirakenteen sidosrakenteita, ja röntgendiffraktiolla analysoitiin näytteiden amorfisuutta. Mittausten tarkoituksena oli selvittää B50-lasin ominaisuuksien muuttumista luminesenssimikropartikkeleiden lisäyksen myötä. Työssä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että pysyviä luminesenssipartikkeleita sisältäviä borosilikaattilasikappaleita on mahdollista valmistaa valitsemalla tarkkaan sintrausparametrit. Tulokset vahvistavat, että B50-lasin ominaisuudet ovat lupaavia kudosteknologista käyttöä varten, eikä pysyvien luminesenssipartikkeleiden lisääminen vaikuttanut näihin ominaisuuksiin. Pysyviä luminesenssipartikkeleita sisältävillä skaffoldeilla on potentiaalia toimia biofotonisina sensoreina seuraamaan implantoidun skaffoldin liukenemista ja mineralisaatiota ihmiskehossa.