بررسی تاثیر افزودن نانوذرات گرافن اکساید بر خواص مکانیکی و بیولوژیکی سیمان کلسیم فسفاتی

در مطالعه حاضر، تاثیرات افزودن نانو ذرات گرافن اکساید بر خواص فیزیکی- مکانیکی-بیولوژیکی سیمان کلسیم فسفاتی مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ سلولی برروی رده سلولیmg63 و واکنش های بافتی پس از کاشت سیمان تقویت شده با نانو ذرات گرافن اکساید در استخوان آهیانه موش صحرایی ویستار بررسی شد. سیمان کلسیم فسفاتی از نوع براشیتی از مخلوط کردن پودر بتا تری کلسیم فسفات و مونوکلسیم فسفات مونو هیدرات تهیه شد. افزودن گرافن اکساید در غلظت های 0، 0.5، 2 و 5 درصد وزنی به فاز سیمان کلسیم فسفاتی باعث کاهش زمان گیرش و افزایش قابل توجه استحکام مکانیکی (2 درصد وزنی) شد. همچنین رشد بلورهای جدید آپاتیتی پس از قرارگیری نمونه ها در محلول شبیه سازی شده بدن به مدت 7 و 14 روز مشاهد شد که حاکی از زیست فعالی نمونه های تقویت شده با گرافن است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه ها نشان داد که سیمان تقویت شده با گرافن اکساید چسبندگی سلول را تسهیل می کند. علاوه بر این، فعالیت آلکالین فسفاتاز در مقایسه با سیمان خالص بهبود یافته است. تجزیه و تحلیل ارزیابی بافت شناسی نشان داد که حضور گرافن اکساید باعث افزایش کارایی استخوان زایی در مقایسه با سیمان خالص شد. از این رو، می توان نتیجه گرفت که سیمان براشیتی در ترکیب با گرافن اکساید با درصد مشخص، باعث تقویت خواص مکانیکی و بیولوژیکی آن می شود و گزینه ی مناسبی در درمان های بالینی استخوان محسوب شود.

Effect of Graphene Oxide Nanoparticles Addition on Mechanical and Biological Properties of Calcium Phosphate Cement

In the present study, we have evaluated the effects of graphene oxide (GO) addition on the physicalmechanicalbiological properties of calcium phosphate cement (CPC). The in vitro cellular responses of MG63 and in vivo tissue responses after the implantation of CPC/GO in parietal bone defects of wistar rats were also investigated.The brushite calcium phosphate cements were prepared by mixing beta;tricalcium phosphate [ beta;TCP, Ca3(PO4)2] and monocalcium phosphate monohydrate [MCPM, Ca(H2PO4)2. H2O]. Inclusion of GO at the concentration of 0, 0.5, 2 and 5 wt% resulted in marginal decrease in setting time and significantly enhanced the compressive strength. New Cadeficient apatite layer was deposited on the composite surface after immersing in SBF for 7 and 14 days. Field emission scanning electron microscope (FESEM) images indicated that GO incorporated brushite cement facilitates cell adhesion. In addition, alkaline phosphatase (ALP) activity of cells was improved compared with the pure CPC. Histological evaluation analysis showed that CPC/GO enhanced the efficiency of new bone formation in comparison with CPC.We concluded that CPC/GO can overcome the flaws of previously developed natural CPCs and be potential candidates as bone cements for clinical application of bone repair and regeneration.KEYWORDS: calcium phosphate cement, graphene oxide, osteogenesis.In the present study, we have evaluated the effects of graphene oxide (GO) addition on the physicalmechanicalbiological properties of calcium phosphate cement (CPC). The in vitro cellular responses of MG63 and in vivo tissue responses after the implantation of CPC/GO in parietal bone defects of wistar rats were also investigated.The brushite calcium phosphate cements were prepared by mixing beta;tricalcium phosphate [ beta;TCP, Ca3(PO4)2] and monocalcium phosphate monohydrate [MCPM, Ca(H2PO4)2. H2O]. Inclusion of GO at the concentration of 0, 0.5, 2 and 5 wt% resulted in marginal decrease in setting time and significantly enhanced the compressive strength. New Cadeficient apatite layer was deposited on the composite surface after immersing in SBF for 7 and 14 days. Field emission scanning electron microscope (FESEM) images indicated that GO incorporated brushite cement facilitates cell adhesion. In addition, alkaline phosphatase (ALP) activity of cells was improved compared with the pure CPC. Histological evaluation analysis showed that CPC/GO enhanced the efficiency of new bone formation in comparison with CPC.We concluded that CPC/GO can overcome the flaws of previously developed natural CPCs and be potential candidates as bone cements for clinical application of bone repair and regeneration.