Barbieri Thesis - BioMedical Materials program (BMM)

Samenvatting
De behoefte aan een degradeerbaar composiet materiaal van osteoinductieve
keramische poreuse granulen en een polymeer voor gewichtdragende bot locaties komt
voort uit de mechanische kwetsbaarheid van keramische implantaten. Daarnaast is
degradatie van de keramische implantaat vereist om een volledige genezing van het
defect mogelijk te maken. In hoofdstuk 3 van dit proefschrift is beschreven hoe een
osteoinductief poreus composiet met poly(D, L-lactide) en nano-apatiet deeltjes
gemaakt kan worden. De anorganische component van dit composiet zorgt voor een
oppervlakte microstructuur waarvan wordt aangenomen dat deze verantwoordelijk is
voor het osteoinductieve potentieel van het materiaal. Om de mechanische
eigenschappen te verbeteren zijn composieten gemaakt met een homogeen apatiet
distributie (hoofdstuk 4). Ondanks thermische en mechanische degradatie van het
polymeer, kan extrusie gebruikt worden bij het maken van homogene composieten met
mechanische eigenschappen vergelijkbaar aan die van (droog) bot (hoofdstuk 4).
Extrusie verlaagt het moleculair gewicht van de polymere fase van de composiet. Het
uiteindelijke moleculair gewicht is afhankelijk van de start moleculair gewicht van het
polymeer (hoofdstuk 4, 5). Deze laatste eigenschap heeft grote invloed op de viscoelastische
eigenschappen van de gemaakte composieten. Dit in tegenstelling tot
composieten die zijn gemaakt via een oplosmiddel methode (hoofdstuk 3), die geen
degradatie van het polymeer laten zien maar wel een inhomogeen composiet
opleveren. Daarmee is aangetoond dat de methode die gebruikt wordt voor het maken
van composieten een belangrijke invloed heeft op de mechanische en degradatie
eigenschappen van het composiet.
Het apatiet gehalte in een composiet is bepalend voor het osteoinductieve potentieel
(hoofdstuk 3). Composieten met een apatiet gehalte van meer dan 40 % (in gewicht)
laten heterotope botvorming zien. Daarbij wordt, door het toenemende apatiet gehalte,
het composiet ook stijver en de wateropname verhoogd (hoofdstuk 4). Echter laat een
toenemende wateropname in het composiet ook een afname in stijfheid en een
toename van de visco-elasticiteit zien (hoofdstuk 4). Een toenemende wateropname
leidt ook tot een hogere oplosbaarheid van het apatiet en hydrolyse van het polymeer,
wat weer een snellere afname van massa en afgifte van ionen (belangrijke signaal
moleculen) tot gevolg heeft.
Naast een hogere stijfheid en wateropname laten composieten met een hoog apatiet
gehalte ook meer oppervlakte mineralizatie zien (hoofdstuk 3 en 7). Daarnaast geeft
apatiet het composiet een hogere oppervlakte ruwheid die verantwoordelijk is voor een
inductie van osteogene differentiatie van beenmergcellen (hoofdstuk 5). Al deze
factoren kunnen aanleiding geven tot heterotope botvorming door composieten met een
apatiet gehalte van meer dan 40% (hoofdstuk 3). Het apatiet gehalte in het composiet is
daarmee een kritische factor bij het maken van een osteoinductief materiaal omdat
deze direct of indirect diverse eigenschappen (wateropname, elastisiteit, visco-
vi