Forskare har skapat ställningar med ökad styrka genom att tillverka 20 vol% polydopamin-modifierad nanohydroxiapatit (pDA-nHA), med en distinkt lamellstruktur. Dessa ställningar nedsänktes sedan i ett syntessystem av polyeterketonketon (PEKK) för förstärkning, vilket erbjuder ett innovativt tillvägagångssätt för att både öka materialets mekaniska robusthet och förbättra PEKKs bioaktivitet.

Nanohydroxiapatit (nHA), den primära oorganiska komponenten i ben som används i stor utsträckning inom benvävnadsteknik, lider av dåliga mekaniska egenskaper när den används ensam. Omvänt kämpar polyeterketonketon (PEKK), en högpresterande polymer som godkänts av US Food and Drug Administration (FDA) och används inom tandvård och biomaterialvetenskap, med biotröghet, vilket påverkar dess osteogenesapplikationer.

I en studie publicerad i tidskriften Supramolecular Materials , forskare från Sichuan University, Kina, introducerade pDA-nHA/PEKK-kompositer som kombinerar hög styrka och bioaktivitet.

"Den optimala kombinationen av nHA och PEKK kan uppnå högre mekaniska egenskaper och bioaktivitet", säger huvudförfattaren Zhongyi Wang. "Icke desto mindre resulterar konventionella smältblandningstekniker ofta i försvagad styrka på grund av agglomerering av nanopartiklar och avsaknaden av kemiska bindningar mellan de oorganiska och organiska beståndsdelarna."

För det ändamålet hämtade teamet inspiration från strukturen av kortikalt ben. Genom att använda frysgjutningsteknik efterliknade forskarna benets hierarkiska struktur, som är känd för sin exceptionella styvhet och seghet. Denna teknik gjorde det möjligt för dem att producera komplexa hierarkiska material.

Det nya tillvägagångssättet, kännetecknat av in-situ-polymerisation av PEKK, resulterade i utvecklingen av pDA-nHA-ställningar med förbättrade osteo-induktiva förmågor och kompletterad mekanisk styrka genom PEKK.

Motsvarande Haiyang Yu lyfte fram denna utveckling som ett framsteg inom supramolekylära material, som överträffade hållfastheten hos nuvarande metoder. Yu hoppas att deras inställning till hierarkisk arkitektur och in-situ polymerisation kommer att inspirera till ytterligare vetenskapliga upptäckter.

Mer information: Zhongyi Wang et al, Tillverkning av de polyeterketonketonförstärkta nano-hydroxiapatitkompositerna inspirerade av det kortikala benet, Supramolecular Materials (2024). DOI:10.1016/j.supmat.2023.100062

Tillhandahålls av KeAi Communications Co.