The influence of mineralization conditions on the effectiveness of enzymatic mineralization of hydrogels
Journal Title: Engineering of Biomaterials / Inżynieria Biomateriałów - Year 2015, Vol 18, Issue 131
Abstract
Polysaccharide hydrogels are widely used in food industry and medicine. Gellan gum (GG) recently gained a lot of attention as a promising material for tissue regeneration proposes due to its excellent biocompatibility and similarity to natural extracellular matrix. However, in unmineralized form it is not suitable for bone tissue engineering because of weak mechanical properties. Enzymatic mineralization (e.g. using alkaline phosphatase – ALP) is one of the methods of calcifying of hydrogels and it resembles natural processes occurring during bone healing. The aim of this research was to investigate mineralization of hydrogels and to improve properties of gellan gum scaffolds by adjusting processing conditions. Since ALP does not form with GG covalent bonds, during incubation in mineralization medium (solution of calcium glycerophosphate - CaGP) it is diffusing from the samples. Therefore, mineralization effectiveness depends on the interplay between incoming CaGP and outgoing ALP molecules. We hypothesize that better CaGP availability, especially in the first hours of incubation, can result in more effective and homogenous precipitation of calcium phosphates (CaP) in GG samples. To this end, samples with different GG and ALP concentration were subjected to two different mineralization regimes (more and less frequent CaGP exchanges). We proved that better CaGP availability (more frequent CaGP exchange) resulted in better mechanical properties (Young’s modulus) and more effective mineral formation (higher dry mass percentage) of the samples compared to the same samples mineralized with lower accessibility of CaGP. This may be related to the fact, that in presence of fresh organic substrates, more CaP are formed in the outer parts of the samples at the beginning of the process, that limit ALP diffusion and allow more uniform mineralization.
Authors and Affiliations
K. Pietryga, E. Pamuła
Keywords
Related Articles
- EP ID EP538718
- DOI -
- Views 48
- Downloads 0
Przemiana fazowa roztworów chlorku chitozanu jako potencjalnego materiału do zastosowań w inżynierii biomedycznej
W pracy przedstawiono wyniki badań reologicznych roztworów chlorku chitozanu formujących żele pod wpływem wzrostu temperatury. Miały one na celu wyznaczenie podstawowych parametrów określających przemianę fazową: tempera...
Wytrzymałość zmęczeniowa wielofunkcyjnej resorbowalnej płytki kompozytowej w symulowanych warunkach biologicznych
Artykuł jest kolejną częścią prezentującą wyniki badań mechanicznych wielofunkcyjnych resorbowalnych płytek zespalających. Testy dotyczyły wyznaczenia wytrzymałości zmęczeniowej płytek zespalających w warunkach symulując...
Ocena stopnia proliferacji komórek osteoblastopodobnych w kontakcie z powierzchniami stopu tytanu po piaskowaniu do różnego stopnia chropowatości
Tytan i jego stopy są jednymi z najpopularniejszych biomateriałów metalicznych stosowanych w dzisiejszej implantologii. Mimo licznych zalet tych materiałów, wykonane z nich wszczepy często poddaje się dodatkowej obróbce...
Evaluation of Candida albicans adhesion on AlSl-316L and Ti6Al4V in changing environmental conditions
Currently, studies on the formation of microbiological biofilm on biomaterial surfaces and medical devices have become an important aspect in medicine. In vivo studies of the biofilm development show a high correlation b...
Preparation of psyllium husk powder based microporous composite scaffolds for tissue engineering
This study demonstrates the comparison in the method of fabrication and thus evaluates the potential of psyllium husk powder and gelatin-based composite microporous scaffolds for tissue engineering applications. The scaf...