Published November 21, 2023 | Version v1
Publication Open

Additive manufacturing of poly (lactic acid)/hydroxyapatite/carbon nanotubes biocomposites for fibroblast cell proliferation

Creators

  • 1. Universidade Federal do Pará
  • 2. Military Institute of Engineering
  • 3. Instituto Evandro Chagas

Description

Bone tissue is one of the most important in the human body. In this study, scaffolds of poly (lactic acid) PLA reinforced with hydroxyapatite (HA) and carbon nanotubes (CNT) were manufactured, evaluating their mechanical and biological properties. HA was synthesized by wet method and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). The scaffolds were produced using additive manufacturing and characterized by optical microscopy, SEM, thermogravimetric analysis (TGA), Raman spectroscopy and biological tests. The SEM results showed that the PLA surface was affected by the incorporation of CNT. TG showed that the incorporation of HA into the polymer matrix compromised the thermal stability of PLA. On the other hand, the incorporation of CNT to the polymer and the impregnation with HA on the surface by thermal effect increased the stability of PLA/CNT scaffolds. Raman spectra indicated that HA impregnation on the surface did not modify the polymer or the ceramic. In the compression tests, PLA and PLA/CNT scaffolds displayed the best compressive strength. In the biological tests, more than 85% of the cells remained viable after 48 h of incubation with all tested scaffolds and groups with CNT in the composition disclosing the best results.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نسيج العظام هو واحد من أهم الأنسجة في جسم الإنسان. في هذه الدراسة، تم تصنيع سقالات من بولي (حمض اللاكتيك) جيش التحرير الشعبى الصينى معززة بالهيدروكسيباتيت (HA) والأنابيب النانوية الكربونية (CNT)، وتقييم خصائصها الميكانيكية والبيولوجية. تم تصنيع حمض الهيالورونيك بطريقة WET وتميزت بحيود الأشعة السينية (XRD)، ومطيافية تحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء (FTIR)، ومجهر المسح الإلكتروني (SEM). تم إنتاج السقالات باستخدام التصنيع الإضافي وتميزت بالمجهر البصري، SEM، تحليل الثقل النوعي الحراري (TGA)، مطيافية رامان والاختبارات البيولوجية. وأظهرت نتائج الدراسة أن سطح جيش التحرير الشعبى الصينى تأثر بدمج الكونفدرالية. أظهرت ترانسجارد أن دمج حمض الهيالورونيك في مصفوفة البوليمر قد أضر بالاستقرار الحراري لجيش التحرير الشعبى الصينى. من ناحية أخرى، أدى دمج CNT في البوليمر والتشريب باستخدام HA على السطح عن طريق التأثير الحراري إلى زيادة استقرار سقالات PLA/CNT. أشارت أطياف رامان إلى أن تشريب حمض الهيالورونيك على السطح لم يعدل البوليمر أو السيراميك. في اختبارات الضغط، أظهرت سقالات جيش التحرير الشعبى الصينى وجيش التحرير الشعبى الصينى/الكونفدرالية أفضل مقاومة للضغط. في الاختبارات البيولوجية، ظلت أكثر من 85 ٪ من الخلايا قابلة للحياة بعد 48 ساعة من الحضانة مع جميع السقالات والمجموعات التي تم اختبارها مع CNT في التركيبة التي تكشف عن أفضل النتائج.

Translated Description (French)

Le tissu osseux est l'un des plus importants du corps humain. Dans cette étude, des échafaudages de poly (acide lactique) PLA renforcés d'hydroxyapatite (HA) et de nanotubes de carbone (CNT) ont été fabriqués, évaluant leurs propriétés mécaniques et biologiques. L'HA a été synthétisée par méthode humide et caractérisée par diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et microscopie électronique à balayage (MEB). Les échafaudages ont été produits par fabrication additive et caractérisés par microscopie optique, MEB, analyse thermogravimétrique (ATG), spectroscopie Raman et tests biologiques. Les résultats du MEB ont montré que la surface du PLA était affectée par l'incorporation de CNT. TG a montré que l'incorporation de HA dans la matrice polymère compromettait la stabilité thermique du PLA. D'autre part, l'incorporation de CNT au polymère et l'imprégnation avec de l'HA en surface par effet thermique ont augmenté la stabilité des échafaudages PLA/CNT. Les spectres Raman indiquent que l'imprégnation d'HA en surface ne modifie pas le polymère ni la céramique. Dans les tests de compression, les échafaudages PLA et PLA/CNT ont montré la meilleure résistance à la compression. Dans les tests biologiques, plus de 85% des cellules sont restées viables après 48 h d'incubation avec tous les échafaudages testés et les groupes avec CNT dans la composition révélant les meilleurs résultats.

Translated Description (Spanish)

El tejido óseo es uno de los más importantes en el cuerpo humano. En este estudio se fabricaron andamios de poli (ácido láctico) Pla reforzados con hidroxiapatita (HA) y nanotubos de carbono (CNT), evaluando sus propiedades mecánicas y biológicas. El HA se sintetizó por método húmedo y se caracterizó por difracción de rayos X (XRD), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Los andamios se produjeron mediante fabricación aditiva y se caracterizaron mediante microscopía óptica, SEM, análisis termogravimétrico (TGA), espectroscopía Raman y pruebas biológicas. Los resultados del SEM mostraron que la superficie del Pla se vio afectada por la incorporación de CNT. TG mostró que la incorporación de HA en la matriz polimérica comprometía la estabilidad térmica del Pla. Por otro lado, la incorporación de CNT al polímero y la impregnación con HA en la superficie por efecto térmico aumentó la estabilidad de los andamios de Pla/CNT. Los espectros Raman indicaron que la impregnación de HA en la superficie no modificó el polímero o la cerámica. En las pruebas de compresión, los andamios de Pla y Pla/CNT mostraron la mejor resistencia a la compresión. En las pruebas biológicas, más del 85% de las células permanecieron viables después de 48 h de incubación con todos los andamios probados y grupos con CNT en la composición que revela los mejores resultados.

Files

s41598-023-47413-0.pdf.pdf

Files (3.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:0e5319dbcb046f6c7136cdc689ea85ae
3.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التصنيع الإضافي لمركبات بولي (حمض اللاكتيك)/هيدروكسي أباتيت/أنابيب الكربون النانوية الحيوية لتكاثر الخلايا الليفية
Translated title (French)
Fabrication additive de biocomposites de poly (acide lactique)/hydroxyapatite/nanotubes de carbone pour la prolifération des cellules fibroblastiques
Translated title (Spanish)
Fabricación aditiva de biocompuestos de poli (ácido láctico)/hidroxiapatita/nanotubos de carbono para la proliferación de fibroblastos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4388854197
DOI
10.1038/s41598-023-47413-0

Is supplement to
https://openalex.org/W2898183603 (Other)
https://openalex.org/W2808298289 (Other)
https://openalex.org/W2565432471 (Other)
https://openalex.org/W2348874807 (Other)
https://openalex.org/W2327269997 (Other)
https://openalex.org/W2148771360 (Other)
https://openalex.org/W2142723851 (Other)
https://openalex.org/W2038028311 (Other)
https://openalex.org/W2034164598 (Other)
https://openalex.org/W1969628507 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1967025428
  • https://openalex.org/W2040661357
  • https://openalex.org/W2114294789
  • https://openalex.org/W2124909712
  • https://openalex.org/W2888365239
  • https://openalex.org/W2899366145
  • https://openalex.org/W2917088719
  • https://openalex.org/W2942610214
  • https://openalex.org/W2946584148
  • https://openalex.org/W2950521876
  • https://openalex.org/W2981923815
  • https://openalex.org/W2985491484
  • https://openalex.org/W2993462268
  • https://openalex.org/W2994728178
  • https://openalex.org/W2998520434
  • https://openalex.org/W2999831806
  • https://openalex.org/W3000573050
  • https://openalex.org/W3009863023
  • https://openalex.org/W3010659314
  • https://openalex.org/W3015602599
  • https://openalex.org/W3030563109
  • https://openalex.org/W3037141761
  • https://openalex.org/W3047614584
  • https://openalex.org/W3081744108
  • https://openalex.org/W3098300960
  • https://openalex.org/W3127522567
  • https://openalex.org/W3144157091
  • https://openalex.org/W3155093406
  • https://openalex.org/W3164376682
  • https://openalex.org/W3164970382
  • https://openalex.org/W3167528608
  • https://openalex.org/W3201276316
  • https://openalex.org/W3202592806
  • https://openalex.org/W4200310315
  • https://openalex.org/W4210331331
  • https://openalex.org/W4210748604
  • https://openalex.org/W4210776103
  • https://openalex.org/W4212965341
  • https://openalex.org/W4220786017
  • https://openalex.org/W4221068575
  • https://openalex.org/W4223510731
  • https://openalex.org/W4225289076
  • https://openalex.org/W4229443809
  • https://openalex.org/W4283065742
  • https://openalex.org/W4294864961
  • https://openalex.org/W4313361994
  • https://openalex.org/W4313471454
  • https://openalex.org/W4316466330
  • https://openalex.org/W4318479316
  • https://openalex.org/W4322487782
  • https://openalex.org/W4378515962