Дослідження структурного впливу оксиду срібла в біоактивному фосфатному склі
Анотація
Досліджено вплив різних концентрацій оксиду срібла на структуру та морфологію фосфатного біоактивного скла (PBG). PBG набувають популярності як потенційна заміна традиційному силікатному склу у біомедичних застосуваннях завдяки їх регульованій хімічній стійкості та винятковій біоактивності. При дослідженні за допомогою скануючого електронного мікроскопу композитів без Ag2O було виявлено тенденцію до злиття зерен, а поверхневі частинки виявилися більшими, ніж у композитах з Ag2O при концентраціях 0,25, 0,5 і 0,75 мас.%. Дослідження показало, що дифракційна картина фосфатних біоактивних скляних композитів, спечених без Ag2O, показала присутність дифосфату стронцію та дифосфату кальцію. Рентгенограма цих композитів без Ag2O виявила специфічні площини, які відповідали обом типам дифосфату. Однак, коли додавали Ag2O, була виявлена нова кубічна фаза, і інтенсивність дифосфату кальцію та стронцію зростала з вищим вмістом Ag2O. Рентгенограма композитів з Ag2O відображала специфічні площини, які відповідали Ag2O. Іншими словами, відсутність Ag2O в композиційному матеріалі призвела до більших розмірів частинок і менш чітких меж між зернами. Крім того, було виявлено, що при збільшенні концентрації Ag2O від 0 до 0,25, 0,5 і 0,75 мас.% середній розмір кристалітів зменшився з 36,2 до 31,7, 31,0 і 32,8 нм відповідно. Ці результати свідчать про те, що додавання Ag2O може ефективно зменшити середній розмір кристалітів композитних матеріалів. Крім того, у міру збільшення концентрації Ag2O від 0 г до 0,5 мас.% у композиційному матеріалі середня деформація решітки збільшилася з 3,41·10-3 до 4,40·10-3. Простіше кажучи, додавання Ag2O до композитного матеріалу призвело до незначного збільшення середньої деформації решітки.
Завантаження
Посилання
Md.M. Pereira, A. Clark, and L. Hench, “Calcium phosphate formation on sol‐gel‐derived bioactive glasses in vitro,” Journal of Biomedical Materials Research. 28(6), 693-698 (1994). https://doi.org/10.1002/jbm.820280606
R.F. Richter, T. Ahlfeld, M. Gelinsky, and A. Lode, “Composites consisting of calcium phosphate cements and mesoporous bioactive glasses as a 3D plottable drug delivery system,” Acta Biomaterialia, 156, 146-157, (2023). https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.01.034
A. Obata, D.S. Brauer, and T. Kasuga, editors, Phosphate and Borate Bioactive Glasses, (Royal Society of Chemistry, 2022).
D.S. Brauer, “Structure and Thermal Properties of Phosphate Glasses,” in: Phosphate and Borate Bioactive Glasses, (CPI Group Ltd, Croydon, UK, 2022), pp.10-24.
A. El-Ghannam, “Bone reconstruction: from bioceramics to tissue engineering,” Expert review of medical devices, 2(1), 87-101 (2005). https://doi.org/10.1586/17434440.2.1.87
D.C.J. Cancian, E. Hochuli-Vieira, R.A.C. Marcantonio, and I.R. Garcia Jr., “Utilization of autogenous bone, bioactive glasses, and calcium phosphate cement in surgical mandibular bone defects in Cebus apella monkeys,” International Journal of Oral & Maxillofacial Implants, 19(1), 73-79 (2004), https://www.quintpub.com/journals/omi/full_txt_pdf_alert.php?article_id=1259
J. Massera, L. Petit, T. Cardinal, J.-J. Videau, M. Hupa, and L. Hupa, “Thermal properties and surface reactivity in simulated body fluid of new strontium ion-containing phosphate glasses,” Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 24, 1407 1416, (2013). https://doi.org/10.1007/s10856-013-4910-9
J. Massera, A. Kokkari, T. Närhi, and L. Hupa, “The influence of SrO and CaO in silicate and phosphate bioactive glasses on human gingival fibroblasts,” Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 26, 1-9 (2015). https://doi.org/10.1007/s10856-015-5528-x
V. Salih, K. Franks, M. James, G. Hastings, J. Knowles, and I. Olsen, “Development of soluble glasses for biomedical use Part II: the biological response of human osteoblast cell lines to phosphate-based soluble glasses,” Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 11, 615-620, (2000). https://doi.org/10.1023/A:1008901612674
G. Kaur, O.P. Pandey, K. Singh, D. Homa, B. Scott, and G. Pickrell, “A review of bioactive glasses: their structure, properties, fabrication and apatite formation,” Journal of Biomedical Materials Research Part A, 102(1), 254-274 (2014). https://doi.org/10.1002/jbm.a.34690
A. Shearer, M. Montazerian, J.J. Sly, R.G. Hill, and J.C. Mauro, “Trends and perspectives on the commercialization of bioactive glasses,” Acta Biomaterialia, 160(1), 14-31 (2023). https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.02.020
L. Huang, W. Gong, G. Huang, J. Li, J. Wu, and Y. Dong, “The additive effects of bioactive glasses and photobiomodulation on enhancing bone regeneration,” Regenerative Biomaterials, 10, rbad024 (2023). https://doi.org/10.1093/rb/rbad024
A. Mishra, J. Rocherullé, and J. Massera, “Ag-doped phosphate bioactive glasses: Thermal, structural and in-vitro dissolution properties,” Biomedical glasses, 2(1), 38-48 (2016). https://doi.org/10.1515/bglass-2016-0005
J. Delben, O. Pimentel, M. Coelho, P. Candelorio, L. Furini, F. Alencar dos Santos, et al., “Synthesis and thermal properties of nanoparticles of bioactive glasses containing silver,” J. Therm. Anal. Calorim. 97(2), 433-436, (2009). https://doi.org/10.1007/s10973-009-0086-4
U. Pantulap, M. Arango-Ospina, and A.R. Boccaccini, “Bioactive glasses incorporating less-common ions to improve biological and physical properties,” J. Mater. Sci. Mater. Med. 33, 1-41 (2022). https://doi.org/10.1007/s10856-021-06626-3
R. Koohkan, T. Hooshmand, D. Mohebbi-Kalhori, M. Tahriri, and M.T. Marefati, “Synthesis, characterization, and in vitro biological evaluation of copper-containing magnetic bioactive glasses for hyperthermia in bone defect treatment,” ACS Biomater. Sci. Eng. 4(5), 1797-1811 (2018). https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.7b01030
S. Chitra, P. Bargavi, M. Balasubramaniam, R.R. Chandran, and S. Balakumar, “Impact of copper on in-vitro biomineralization, drug release efficacy and antimicrobial properties of bioactive glasses,” Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 109, 110598 (2020). https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110598
M. Azevedo, G. Jell, M. O'donnell, R. Law, R. Hill, and M. Stevens, “Synthesis and characterization of hypoxia-mimicking bioactive glasses for skeletal regeneration,” J. Mater. Chem. 20, 8854-8864 (2010). https://doi.org/10.1039/C0JM01111H
N. Alasvand, S. Simorgh, M.M. Kebria, A. Bozorgi, S Moradi., V.H. Sarmadi, K. Ebrahimzadeh, et al., “Copper/cobalt doped strontium-bioactive glasses for bone tissue engineering applications,” Open Ceramics, 14, 100358 (2023). https://doi.org/10.1016/j.oceram.2023.100358
M. Ebrahimi, S. Manafi, and F. Sharifianjazi, “The effect of Ag2O and MgO dopants on the bioactivity, biocompatibility, and antibacterial properties of 58S bioactive glass synthesized by the sol-gel method,” Journal of Non-Crystalline Solids, 606, 122189 (2023). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2023.122189
S. Sánchez-Salcedo, A. García, A. González-Jiménez, and M. Vallet-Regí, “Antibacterial effect of 3D printed mesoporous bioactive glass scaffolds doped with metallic silver nanoparticles,” Acta Biomaterialia, 155, 654-666 (2023). https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.10.045
A. Ahmed, A. Ali, D.A. Mahmoud, and A. El-Fiqi, “Study on the preparation and properties of silver-doped phosphate antibacterial glasses (Part I),” Solid State Sciences, 13(5), 981-992 (2011). https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2011.02.004
B.D. Cullity, Elements of X-ray Diffraction, (Addison-Wesley Publishing, 1956).
A. Guinier, X-ray diffraction in crystals, imperfect crystals, and amorphous bodies, (Dover Publication, Inc., New York,, 1994).
B. Stuart, G. Stan, A. Popa, M. Carrington, I. Zgura, M. Necsulescu, and D.M. Grant, “New solutions for combatting implant bacterial infection based on silver nano-dispersed and gallium incorporated phosphate bioactive glass sputtered films: A preliminary study,” Bioactive Materials, 8, 325-340 (2022). https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.05.055
D. Chioibasu, L. Duta, G. Popescu-Pelin, N. Popa, N. Milodin, S. Iosub, et al. “Animal origin bioactive hydroxyapatite thin films synthesized by RF-magnetron sputtering on 3D printed cranial implants,” Metals, 9(12), 1332 (2019). https://doi.org/10.3390/met9121332
N.T. Lo, “Second harmonic generation in germanotellurite glass ceramics doped with silver oxide,” Th. Doct.: Université de Bordeaux : Universidade de Lisboa, 2015, https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01363649
S. Aravindan, and V. Rajendran, and N. Rajendran, “Influence of Ag2O on crystallisation and structural modifications of phosphate glasses,” Phase Transitions, 85(7), 630-649 (2012). https://doi.org/10.1080/01411594.2011.639013
Авторське право (c) 2023 Рукайя Х. Хусан, Дунья К. Махді
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
