Biomimetska sinteza i karakterizacija nanokompozita kalcijevih fosfata i titanatnih nanomaterijala

Kompoziti kalcijevih fosfata i titanatnih nanomaterijala, zbog komplementarnih svojstava komponenti, privlače sve veću pažnju kao napredni materijali za regeneraciju čvrstih tkiva. Dosadašnja istraživanja takvih nanokompozita većinom su usmjerena na prekrivanje nanostrukturiranih TiO2 površina kalcijevim fosfatima kako bi se poboljšala njihova bioaktivnost. Cilj ovog doktorata sustavno je istražiti biomimetsko nastajanje nanokompozita kalcijevih fosfata i titanatnih nanomaterijala u uvjetima što bližim fiziološkim. Uspoređena su dva načina sinteze nanokompozita, inkubiranjem u simuliranoj tjelesnoj tekućini te taloženjem iz suspenzije. Također je određen utjecaj biološki aktivnih molekula, albumina iz goveđeg seruma (BSA) i kitozana, na nastajanje nanokompozita. Kako bi se dobio uvid u ponašanje sintetiziranih kompozita in vivo, određeni su parametri adsorpcije i vezanja albumina iz seruma, proteina koji se pri ugradnji prvi veže na površinu implantata. Dobiveni rezultati ukazuju da je taloženje brza i svestrana metoda priprave nanokompozita kalcijevih fosfata i titanatnih nanomaterijala u kojoj se, neovisno o vrsti titanatnih nanomaterijala, ne mijenja sastav niti struktura kalcijevih fosfata. Takvi nanokompoziti pokazuju poboljšana svojstva adsorpcije proteina u odnosu na čiste kalcijeve fosfate, što ukazuje na njihov potencijal u biomedicinskim primjenama. Calcium phosphates and TiO2 nanomaterials composites are attracting attention as advanced materials for bone regeneration due to the complementary properties of the components. Current studies of such composites focus on coating TiO2 nanostructures with calcium phosphate layers to improve their bioactivity. The aim of this doctoral thesis was to systematically investigate the biomimetic preparation of nanocomposites based on calcium phosphate and titania nanomaterials under physiological conditions. Two methods of nanocomposite synthesis were compared, immersion in simulated body fluid and precipitation from a suspension. In addition, the influence of biologically active molecules, bovine serum albumin and chitosan, was determined. To evaluate the in vivo behavior of the prepared composites, the adsorption and binding parameters of serum albumin were determined, since this protein is the first to interact with the implant materials after implantation. The obtained results showed that precipitation from solution is a rapid and versatile method for preparing TiO2 and calcium phosphate composites, in which no changes in the composition or structure of the calcium phosphate phase depending on the type of titanium nanomaterials was observed. Such composites exhibit improved protein adsorption properties, indicating their potential for biomedical applications.