Synthesis of porous hydroxyapatites by combination of gelcasting and foams burn out methods
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Publication date
2002
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Kluwer Academy Publishers
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Padilla S, Román J, Vallet-Regí M. [No title found]. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2002;13:1193–7. https://doi.org/10.1023/A:1021162626006
Abstract
The biocompatibility and the osteoconductive behavior of hydroxyapatite (OHAp) ceramics are well established. Bioceramics made of OHAp are available in dense and porous form. Recently it has been proved that the volume of bone ingrowth at early times is primarily interconnectivity dependent. A new method for the obtention of porous OHAp ceramics that combine the in situ polymerization (gel casting method) and the foams burn out is proposed. Four polyurethane foams with different cells/cm were used. The foams were fully filled of an OHAp polymerizable suspension that after gelled produced very homogeneous and strong green bodies. After different thermal treatments the green bodies yield porous OHAp ceramics that were a replica of the foams used. Materials used in this work were studied by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), N(2) adsorption isotherm, particle size distribution, and Hg porosimetry. Porous pieces of OHAp obtained are constituted by polyhedral-like particles (0.45-1.0 microm) that are surrounded by an interconnected network of pores. A bimodal distribution of the pores size between 30.8-58.6 and 1.0-1.2 microm has been observed. The size of the interconnected pores (30.8-58.6 microm) was controlled as a function of the cells/cm of the foam while the volume of the small pores was modified as a function of the sintering time. The presence of pores could promote the bone ingrowth and also could be used to insert different drugs, which makes these porous pieces a potential candidate to be used as non-load-bearing bone implants and as drug delivery systems.
Description
La biocompatibilidad y el comportamiento osteoconductor de las cerámicas de hidroxiapatita (OHAp) están bien establecidos. Las biocerámicas de OHAp están disponibles tanto en forma densa como porosa. Recientemente se ha demostrado que el volumen de crecimiento óseo en fases tempranas depende principalmente de la interconectividad de los poros. En este trabajo se propone un nuevo método para la obtención de cerámicas porosas de OHAp que combina la polimerización in situ (método gel-casting) y el quemado de esponjas. Se utilizaron cuatro esponjas de poliuretano con diferentes densidades (celdas/cm). Las espumas se rellenaron completamente con una suspensión polimerizable de OHAp que tras gelificarse produjo piezas "en verde" muy homogéneas y resistentes. Tras diferentes tratamientos térmicos las piezas "en verde" dieron lugar a cerámicas porosas de OHAp que eran una réplica de las esponjas utilizadas. Los materiales utilizados en este trabajo se estudiaron mediante difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), isoterma de adsorción de N2, distribución de tamaño de partícula y porosimetría de Hg. Las piezas porosas de OHAp obtenidas están constituidas por partículas de aspecto poliédrico (0,45-1,0 micras) rodeadas por una red interconectada de poros. El tamaño de poros tienen una distribución bimodal entre 30,8-58,6 y 1,0-1,2 micras. El tamaño de los poros interconectados de mayor tamaño (30,8-58,6 microm) se controló en función de las células/cm de la espuma, mientras que el volumen de los poros pequeños se modificó en función del tiempo de sinterización. La presencia de poros podría favorecer el crecimiento óseo y también servir para insertar diferentes fármacos, lo que convierte a estas piezas porosas en un candidato potencial para ser utilizadas como implantes óseos sin carga y como sistemas de administración de fármacos.