Synthesis of 1D-Hydroxyapatite nanofibres for bone regeneration

L'os és un òrgan amb una alta capacitat de regeneració, aquesta regeneració ve donada per l'activitat coordinada de les cèl·lules òssies, però quan el defecte generat és molt gran o les cèl·lules tenen alguna patologia és necessari usar un implant que les cèl·lules puguin utilitzar com a suport on moure's i crear el nou teixit. Entre tots els tipus d'implants que hi ha disponibles el que presenta menys problemes és l'ús d'un material sintètic, això ha fet que l'ús de biomaterials sintètics capaços d'imitar la matriu extracel·lular dels ossos es vegi potenciat, un exemple és la hidroxiapatita. En aquest Treball de fi de màster (TFM), l'objectiu principal és aconseguir formar implants ossis a partir de les nanofibras de hidroxiapatita, ja que amb aquesta morfologia s'aconsegueix un material ceràmic amb unes propietats elàstiques mai vistes. Aquestes nanofibras s'han sintetitzat mitjançant un procés hidrotèrmic amb l'ajuda d'una molècula orgànica, en aquest cas oleat sòdic, que ajuda a direccionar el creixement del material. Durant aquest treball de fi de màster s'estudiaran diversos paràmetres principals en la síntesi de les nanofibras; el temps de síntesi, l'efecte de la pressió i la concentració dels components. Per a observar les diferències entre síntesis, les fibres seran observades en el TEM i el SEM. També seran analitzades amb FTIR, DSC i DRX per a veure la composició de les fibres i es calculés la superfície especifica mitjançant la tècnica ASAP. A més, també s'establirà un valor per a comparar el rendiment de cada síntesi. També s'ha avaluat la capacitat de consolidar les fibres en bastides tridimensionals. Per a això s'estudiaran dues vies “Ice templating” i impressió 3d per extrusió.
El hueso es un órgano con una alta capacidad de regeneración, esta regeneración viene dada por la actividad coordinada de las células óseas, pero cuando el defecto generado es muy grande o las células tienen alguna patología es necesario usar un implante que las células puedan utilizar como soporte donde moverse y crear el nuevo tejido. Entre todos los tipos de implantes que hay disponibles el que presenta menos problemas es el uso de un material sintético, esto ha hecho que el uso de biomateriales sintéticos capaces de imitar la matriz extracelular de los huesos se vea potenciado, un ejemplo es la hidroxiapatita. En este Trabajo de fin de máster (TFM), el objetivo principal es conseguir formar implantes óseos a partir de las nanofibras de hidroxiapatita, ya que con esta morfología se consigue un material cerámico con unas propiedades elásticas nunca vistas. Estas nanofibras se han sintetizado mediante un proceso hidrotérmico con la ayuda de una molécula orgánica, en este caso oleato sódico, que ayuda a direccionar el crecimiento del material. Durante este trabajo de fin de máster se estudiarán varios parámetros principales en la síntesis de las nanofibras; el tiempo de síntesis, el efecto de la presión y la concentración de los compuestos. Para observar las diferencias entre síntesis, las fibras serán observadas en el TEM y el SEM. También serán analizadas con FTIR, DSC y DRX para ver la composición de las fibras y se calculara la superficie especifica mediante la técnica ASAP. Además, también se establecerá un valor para comparar el rendimiento de cada síntesis. También se ha evaluado la capacidad de consolidar las fibras en andamios tridimensionales. Para ello se estudiarán dos vías “Ice templating” y impresión 3d por extrusión.
Bone is an organ with a high capacity for regeneration, this regeneration is given by the coordinated activity of bone cells, but when the defect generated is very large or the cells have some pathology, it is necessary to use an implant that the cells can use as a support where they can move and create new tissue. Among all the types of implants available, the one that presents the fewest problems is the use of a synthetic material. This has led to the use of synthetic biomaterials capable of imitating the extracellular matrix of bones, one example being hydroxyapatite. In this Master's thesis (TFM), the main objective is to form bone implants from hydroxyapatite nanofibres, as this morphology results in a ceramic material with unprecedented elastic properties. These nanofibres have been synthesised by means of a hydrothermal process with the help of an organic molecule, in this case sodium oleate, which helps to direct the growth of the material. During this master's thesis, several main parameters in the synthesis of nanofibres will be studied; the synthesis time, the effect of pressure and the concentration of the reagents. To observe the differences between syntheses, the fibres will be observed in TEM and SEM. They will also be analysed by FTIR, DSC and XRD to see the composition of the fibres and the specific surface area will be calculated using the ASAP technique. In addition, a value will also be established to compare the performance of each synthesis. The ability to consolidate the fibres into three-dimensional scaffolds has also been evaluated. For this purpose, two routes will be studied: Ice templating and 3D printing by extrusion.