کاربرد نانوفناوری در ایمپلنت ارتوپدی بر پایه هیدروکسی آپاتیت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه نانوشیمی، دانشکده شیمی دارویی، علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه نانوفناوری پزشکی، دانشکده علوم و فناوریهای نوین، علوم پزشکی تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

امروزه نانوفناوری در زمینه‌های مختلف پتانسیل کاربردی گسترده دارد. استفاده از نانومواد و نانوساختارها با توجه به اندازه کوچک، مساحت سطح بالا، خواص متمایز و مزایای منحصر به فرد در ارتوپدی گسترش یافته است. زیست مواد نانومقیاس قابل کاشت به‌عنوان اجزای اساسی جراحی‌های ارتوپدی باعث توسعه‌ی این حوزه شده است. پیشرفت‌های اخیر این فناوری در ارتوپدی با مهندسی بافت استخوان، مواد قابل کاشت، تشخیص و درمان حائز اهمیت شده است. کاربرد نانوفناوری در ایمپلنت‌های ارتوپدی در بهبود درمان بسیاری از انواع نقص‌های استخوانی و آسیب‌های ارتوپدی می‌تواند فوق العاده مفید باشد. کاربرد نانومواد زیست‌سازگار در ایمپلنت‌ها با توانایی تقویت رشد سلول، بازسازی بافت، تقلید محیط سلولی، چسبندگی بهتر خارج سلولی، تشکیل استخوان و همجوشی بهتر با توجه به گسترش نیاز و کارایی بالقوه آن‌ها مهم است. هیدروکسی آپاتیت به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مواد معدنی و سرامیک‌های زیستی استخوان در جراحی ارتوپدی به دلیل خواص منحصر به فرد در سال‌های اخیر مورد توجه ‌است. در این مقاله مروری تهیه، کاربرد و مزایای نانوفناوری در ایمپلنت‌های ارتوپدی بر پایه هیدروکسی آپاتیت بررسی می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of nanotechnology in orthopedic implants based on hydroxyapatite

[1] M. Spector, M.J. Michno, W.H.
Smarook, G.T. Kwiatkowski, “A highmodulus polymer for porous orthopedic
implants: biomechanical compatibility of
porous implants”, J Biomed Mater Res. 12,
665-677, (1978).
[2] K. Sunil Gupte, S.G. Advani, “Process
modeling for manufacture of orthopedic
implants from short fiber composites”,
Polymer Composites. 15(1), 7-17, (1994).
[3] W. Ryan Smith, P. William Hudson, B.
Andrew Ponce, S. Rajan Rajaram
Manoharan, “Nanotechnology in
orthopedics: a clinically oriented review,”
BMC Musculoskelet Disord. 19, 1-10,
(2018).
[4] P. Nguyen-Tri, T. Anh Nguyen, P.
Carriere, C. Ngo Xuan, “Nanocomposite
coatings: preparation, characterization,
properties, and applications”, International
Journal of Corrosion. 2018, 1-19, (2018).
[5] M. Sato, T.J. Webster
“Nanobiotechnology: implications for the
future of nanotechnology in orthopedic
applications”, Expert Rev Medical Devices.
1(1), 105-114, (2004).
[6] L.C. Palmer, C.J. Newcomb, S.R. Kaltz,
E.D. Spoerke, S.I. Stupp, “Biomimetic
systems for hydroxyapatite mineralization
inspired by bone and enamel”, Chemical
Reviews. 108(11) 4754–4783, (2008).
[7] M. Mbarkia, P. Sharrock, M. Fiallo, H.
ElFeki, “Hydroxyapatite bioceramic with
large porosity,” Materials Science and
Engineering: C. 76 ,985-990, (2017).
[8] H. Zhou, J. Lee, “Nanoscale
hydroxyapatite particles for bone tissue
engineering”, Acta Biomaterialia. 7(7),
2769-2781, (2011).
[9] G. Balasundaram, T.J. Webster,
“Nanotechnology and biomaterials for
orthopedic medical applications”,
Nanomedicine 1(2) 169-176, (2006).
[10] C.T. Laurencin, S.G. Kumbar, S. Prasad
Nukavarapu “Nanotechnology and
orthopedics: a personal perspective”, WIREs
Nanomedicine and Nanobiotechnology. 1, 6-
10, (2009).
[11] T.J. Webster, “Nanophase ceramics:
The future orthopedic and dental implant
material”, Advances in Chemical
Engineering. 27 ,125–166, (2001).
[12] H.H. Jin, D.H. Kim, T.W. Kim, K.K.
Shin, J. Sup Jung, H.C. Park, “In vivo
evaluation of porous
hydroxyapatite/chitosan–alginate composite
scaffolds for bone tissue engineering”,
International Journal of Biological
Macromolecules. 51(5), 1079–1085,(2012).
[13] J.S. Hirschhorn, A.A. McBeath, M.R.
Dustoor “Porous titanium surgical implant
materials”, Journal of Biomedical Materials
Research. 5(6), 49–67, (1971).
[14] C. Hoffmann, S. Schuller-Petrovic, H.P.
Soyer, H. Kerl, “Adverse reactions after
cosmetic lip augmentation with permanent
biologically inert implant materials”, Journal
of the American Academy of Dermatology.
40(1), 100–102, (1999).
[15] N. Pramanik, S. Mohapatra, P.
Bhargava, P. Pramanik “Chemical synthesis
and characterization of hydroxyapatite
(HAp)-poly (ethylene co vinyl alcohol)
(EVA) nanocomposite using a phosphonic
acid coupling agent for orthopedic
applications”, Materials Science and
Engineering C 29, 228–236, (2009).
[16] H. Qiu, J. Yang, P. Kodali, J. Koh, G.A.
Ameer “A citric acid-based hydroxyapatite
composite for orthopedic implants”,
Biomaterials 27 , 5845–5854, (2006).
[17] S.V. Dorozhkin “Amorphous calcium
orthophosphates: nature, chemistry and
biomedical applications”, International
Journal of Materials and Chemistry. 2(1), 19-
46, (2012).
[18] S.V. Dorozhkin “Calcium
orthophosphate-containing biocomposites
and hybrid biomaterials for biomedical
applications”, J. Funct. Biomater. 6, 708-
832, (2015).
[19] S.V. Dorozhkin “Nanodimensional and
nanocrystalline calcium orthophosphates”,
International Journal of Chemistry and
Material Science. 1(6), 105-174, (2013).
[20] M.W. Laschke, A. Strohe, M.D.
Menger, M. Alini, D. Eglin “In vitro and in
vivo evaluation of a novel nanosize
hydroxyapatite particles/poly(ester-urethane)
composite scaffold for bone tissue
engineering”, Acta Biomaterialia 6, 2020–
2027, (2010).
[21] D. Yang, Y. Jin, G. Ma, X. Chen, F. Lu,
J. Nie “Fabrication and characterization of
chitosan/PVA with hydroxyapatite
biocomposite nanoscaffolds”, Journal
ofAppliedPolymer Science. 110, 3328–3335,
(2008).
[22] K. Teraoka, T. Nonami, Y. Doi, H.
Taoda, K. Naganuma, Y. Yokogawa, T.
Kameyama “Hydroxyapatite implantation on
the surface of pure titanium for orthopedic
implants”, Materials Science and
Engineering C 13 ,105–107, (2000).
[23] M. Fatahi, A. Hanifi, V. Mortazavi
“Preparation and bioactivity evaluation of
bone-like hydroxyapatite nanopowder”,
Journal of Materials Processing Technology.
202(1), 536–542, (2008).
[24] S. Saber-Samandari, S. SaberSamandari, S. Kiyazar, J. Aghazadeh, A.
Sadeghi “In vitro evaluation for apatiteforming ability of cellulosebasednanocomposite scaffolds for bone
tissue engineering”, International Journal of
Biological Macromolecules 86, 434–442,
(2016).
[25] E. Nejati, V. Firouzdor, M.B.
Eslaminejad, F. Bagheri “Needle-like nano
hydroxyapatite/poly(L-lactide acid)
composite scaffold for bone tissue
engineering application”, Materials Science
and Engineering C 29 , 942–949, (2009).
[26] J. Zhangwو M. Iwasa “Fabrication of
hydroxyapatite–zirconia composites for
orthopedic applications”, J. Am. Ceram. Soc.
89, 3348–3355, (2006).
[27] B.J. Nablo, A.R. Rothrock, M.H.
Schoenfisch “Nitric oxide-releasing sol–gels
as antibacterial coatings for orthopedic
implants”, Biomaterials 26 , 917–924,
(2005).
[28] R. Gupta, A. Kumar, “Bioactive
materials for biomedical applications using
sol–gel technology”, Biomed. Mater. 3,
034005-034015, (2008).
[29] M.N. Rahaman, D.E. Day, B.S. Bal, Q.
Fu, S.B. Jung, L.F. Bonewald, A.P. Tomsia,
“Bioactive glass in tissue engineering”, Acta
Biomaterialia 7, 2355–2373, (2011).
[30] M. Vallet-Regı, A. Ramila, S. Padilla,
B. Munoz, “Bioactive glasses as accelerators
of apatite bioactivity”, J Biomed Mater Res
A. 66(3) ,580-585, (2003).
[31] Y.E. Greish, P.W. Brown,
“Characterization of bioactive glass–
reinforced HAP–polymer composites”, J
Biomed Mater Res. 52(4) ,687-94. (2000)
[32] R.E Riman, W.L Suchaneka, K.
Byrappaa, C.W. Chena, P. Shuka, C.S.
Oakes, “Solution synthesis of hydroxyapatite
designer particulate”, Solid state Ionics.
151(1-4) , 393-402, (2002).
[33] L.H. Tasker, G.J. Sparey-Taylor, L.D.
Nokes, “Applications of nanotechnology in
orthopaedics”, Clin Orthop Relat Res. 456
243-249, (2007).