In Vitro Evaluation of the Composite Alginate - Calcium Phosphate Materials for Prototyping Technologies in Bone Defects Substitution


Cite item

Full Text

Abstract

Porous granular composite biomaterials based on sodium alginate and calcium phosphate component: 1% sodium alginate; sodium alginate with gelatin (80/20); calcium phosphate ceramics (CHA, TCP and OCP) and composite materials alginate/CHA, alginate/TCP, alginate/OCP, alginate/gelatin (80/20)/TCP and alginate/TCP/CHA/OCP were investigated for cytotoxicity and matrix (for cells) properties in dynamics of cultivation (up to 21 days). Two adhesive cell lines - immortalized human fibroblasts (HF, strain 1608 hTERT) and human osteosarcoma (MG-63) were used for in vitro MTT assay. OCP material showed its cytotoxicity while all its composites possessed weak matrix properties. For further research on the development of prototyping technologies 3 samples of composite materials were selected: alginate/CHA, alginate/TCP and alginate/gelatin (80/20)/TCP that are characterized by cytocompatibity and the presence of either expressed or moderate matrix properties of the surface for cells.

About the authors

N. S Sergeeva

P. A. Gertsen Moscow Research Oncology Institute

Email: prognoz.06@mail.ru
доктор биол. наук, проф., рук. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена», проф. каф. биологии педиатрического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова; Тел. +7 (495) 945-74-15 125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3, ФГБУ «ФМИЦ им. П.А. Герцена» Минздрава России, отделение прогноза эффективности консервативного лечения

V. S Komlev

A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Moscow, Russia

доктор техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН

I. K Sviridova

P. A. Gertsen Moscow Research Oncology Institute

канд. биол. наук, старший науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена

V. A Kirsanova

P. A. Gertsen Moscow Research Oncology Institute

канд. биол. наук, науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена

S. A Akhmedova

P. A. Gertsen Moscow Research Oncology Institute

канд. биол. наук, науч. сотр.

E. A Kuvshinova

P. A. Gertsen Moscow Research Oncology Institute

мл. науч. сотр. отделения прогноза эффективности консервативного лечения ФМИЦ им. П.А. Герцена

A. Yu Fedotov

A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Moscow, Russia

канд. техн. наук, старший науч. сотр. лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН

A. Yu Teterina

A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Moscow, Russia

аспирант лаборатории керамических и композиционных материалов ИМЕТ РАН

S. M Barinov

A. A. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Moscow, Russia

доктор техн. наук, проф., член-корр. РАН, зам. директора по науке ИМЕТ РАН

References

  1. Rodriguez Garcia M., Naves Diaz M., Cannata Andia J.B. Bone metabolism, vascular calcifications and mortality: Associations beyond mere coincidence. J. Nephrol. 2005; 18 (4): 458-63.
  2. Fu K., Xu Q., Czernuszka J., Triffitt J.T., Xia Z. Characterization of a biodegradable coralline hydroxyapatite/calcium carbonate composite and its clinical implementation. Biomed. Mater. 2013; 8 (6): 065007.
  3. Venkatesan J., Kim Se-K. Marine Biomaterials. In: Kim Se.-K. ed. Springer Handbook of Marine Biotechnology. Heidelberg-Berlin: Springer; 2015: 3-19.
  4. Gelinsky M. Mineralised collagen as biomaterial and matrix for bone tissue engineering. In: Meyer U., Meyer Th., Handschel J., Wiesmann H.-P., eds. Fundamentals of tissue engineering and regenerative medicine. Heidelberg-Berlin: Springer; 2009: 485-93.
  5. Serino G., Rao W., Iezzi G., Piattelli A. Polylactide and polyglycolide sponge used in human extraction sockets: bone formation following 3 months after its application. Clin. Oral. Implants Res. 2008; 19 (1): 26-31.
  6. Samavedi S., Whittington A.R., Goldstein A.S. Calcium phosphate ceramics in bone tissue engineering: A review of properties and their influence on cell behavior. Acta Biomater. 2013; 9 (9): 8037-45.
  7. Hench L.L. Bioceramics: From concept to clinic. J. Am. Ceram. 1991; 74: 1487-1510.
  8. Саркисов П.Д., Михайленко Н.Ю., Хавала В.М. Биологическая активность материалов на основе стекла и систаллов. Стекло и керамика. 1993; 9: 10.
  9. Sariibrahimoglu K., Leeuwenburgh S.C., Wolke J.G., Yubao L., Jansen J.A. Effect of calcium carbonate on hardening, physicochemical properties, and in vitro degradation of injectable calcium phosphate cements. J. Biomed. Mater. Res. A. 2012; 3: 712-9.
  10. Suzuki O. Octacalcium phosphate (OCP)-based bone substitute materials. Japanese Dental Science Review. 2013; 49: 58-71.
  11. Sun J., Tan H. Alginate-based biomaterials for regenerative medicine applications. Materials. 2013; 6: 1285-1309.
  12. Kundu J., Pati F., Shim J.-H., Cho D.-W. Rapid prototyping technology for bone regeneration. Principles and Applications. Sawston, Cambridge: Woodhead Publ.; 2014: 254-84.
  13. Komlev V.S., Barinov S.M., Koplik E.V. A method to fabricate porous spherical hydroxyapatite granules intended for time-controlled drug release. Biomaterials. 2002; 23: 3449-54.
  14. Komlev V.S., Barinov S.M., Bozo I.I. Deev R.V., Eremin I.I., Fedotov A.Y. et al. Bioceramics composed of octacalcium phosphate demonstrate enhanced biological behaviour. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014; 6 (19): 16610-20.
  15. Mossman T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays.J. Immunol. Methods. 1983; 65: 55-63.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2015 Eco-Vector



Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).