Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός τρισδιάστατων ικριωμάτων υδροξυαπατίτη-βιομορίων - Κατσαρός, Ιωάννης-Ζήσης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών, 2018)
H ιστική μηχανική έχει εξελιχθεί σε μια ελπιδοφόρα προσέγγιση όσον αφορά την οστική ανακατασκευή σε περιπτώσεις τραυματισμένων οστών. H χρήση ικριωμάτων για τον σκοπό αυτό είναι μια τεχνική η οποία μελετάται παγκοσμίως. Τα ικριώματα είναι δομές οι οποίες λειτουργούν ως ερείσματα βοηθώντας και ,κατά περίπτωση, επιταχύνοντας τις κυτταρικές λειτουργίες που οδηγούν στην οστική ανακατσκευή. Σήμερα στις περιπτώσεις τραυματισμένων οστών χρησιμοποιούνται μοσχεύματα από άλλα σημεία του ίδιου οργανισμού (αυτόγραφα) , από άτομα του ίδιου είδους (αλλόγραφα) , από άλλους ζωικούς οργανισμούς (ξενόγραφα) ή εμφυτεύματα βιουλικών με χαρακτηριστικό παράδειγμα τις λάμες τιτανίου. Η χρήση ικριωμάτων υπερτερεί αυτών των μεθόδων λόγω της αφθονίας συνθετικών βιουλικών, του μικρού χρόνου παραγωγής τους, τον μειωμένο κίνδυνο ανοσολογικής απόρριψης και του γεγονότος πως δεν χρειάζεται δεύτερη εγχείρηση για την αποβολή τους από τον οργανισμό μετά την αναδόμηση του οστού. Ως αποτέλεσμα, τα βιοδιασπόμενα βιουλικά τα οποία προωθούν την ανάπτυξη οστού παρέχοντας παράλληλα την επιθυμητή μηχανική υποστήριξη έχουν αναχθεί σε υλικά παγκόσμιου επιστημονικού ενδιαφέροντος. Σε αυτήν την εργασία σκόνη υδροξυαπατίτη/χιτοζάνης/L-αργινίνης δισυνδέθηκε χημικά με την βοήθεια οξειδίου του πολυαιθυλενίου πριν χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή τρισδιάστατων ικριωμάτων μέσω λυοφιλίωσης. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν νανοσωλήνες άνθρακα ώστε να εξεταστεί η επίδραση τους τόσο στην μηχανική όσο και στην βιολογική συμπεριφορά των ικριωμάτων. Το βασικό ζητούμενο της εργασίας ήταν ο προσδιορισμός των βέλτιστων παραμέτρων σύνθεσης οι οποίες θα οδηγούσαν σε ικριώματα με το επιθυμητό πορώδες (από πλευράς μεγέθους αλλά και διασυνδεσιμότητας), μηχανική συμπεριφορά αντίστοιχη με αυτή του φυσικού οστού, τα οποία θα ήταν βιοαποικοδομήσιμα. Οι διαφορετικές παράμετροι σύνθεσης αφορούσαν το μοριακό βάρος του οξειδίου του πολυαιθυλενίου, τις ημέρες πολυμερισμού του, την ύπαρξη ή μη νανοσωλήνων άνθρακα αλλά και το στάδιο ενσωμάτωσης τους. Η δομή και η συμπεριφορά των ικριωμάτων εξετάστηκε εκτενέστατα. Το μέγεθος, η διαδυνδεσιμότητα και η διασπορά του εσωτερικού πορώδους του υλικού εξετάσθηκε μέσω Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης, και Υπολογιστική Μικροτομογραφία Ακτίνων Χ. Η χημική σύσταση και ο σχηματισμός υδροξυαπατίτη εξετάσθηκε μέσω Φασματοσκοπία Περίθλασης Ακτίνων Χ. Η μηχανική τους συμπεριφορά μελετήθηκε μέσω δοκιμών συμπίεσης και αντοχής σε υδατικά περιβάλλοντα. Τέλος, στο εσωτερικό των ικριωμάτων έγινε καλλιέργεια καρκινικών κυττάρων της σειράς MG-63 έτσι ώστε να επιβεβαιωθεί η βιοσυμβατότητα τους και να συγκριθούν μεταξύ τους όσον αφορά την προώθηση της ανάπτυξης του κυτταρικού πλυθησμού.