Fogorvosi szemle, 2015 (108. évfolyam, 1-4. szám)

2015-03-01 / 1. szám

FOGORVOSI SZEMLE ■ 108. évf. 1. sz. 2015.

7-e-------------b—

V dVítogd)

7. ábra: A H aerogél minta nitrogén adszorpciós izotermáiból BJH eljárással meghatározott pórusméret eloszlási diagramja (kék) és kumulatív pórustérfogata (piros) a pórusátmérő függvényében. A teljes pórustérfogat 1,72 cm3/g, a jellemző pórusátmérő 24,5 nm.

A 6. és 7. ábrán a FI jelzésű aerogél adszorpciós és deszorpciós izotermája látható, a hiszterézis hurok jelenléte kvalitatív módon is egyértelműen jelzi a mezopórusos szerkezetet. A jellemző pórusméret kb. 24,5 nm. Az 5 nm alatti régióban megfigyelhető emelkedés számottevő további pórustérfogatra utal, a számátlag pórusátmérő mintegy 3,19 nm. A BJH-módszerrel számított fajlagos felület nagyon nagy, 388 m2/g, ami csak az aerogélekre, illetve az aktív szenekre jellemző tartományban van.

Az S állapotban lévő minta fajlagos felülete már anynyira kicsi, hogy nitrogén adszorpcióval nem határozható meg, bár az adszorpciós és deszorpciós izotermák különbsége mutatja a mikropórusok jelenlétét. Kis molekulákkal szemben (pl. víz, C02) az ilyen pórusok belseje még hozzáférhető, a hidratált ionok, szerves molekulák többsége azonban már kizáródik azokból.

Megbeszélés

A bemutatásra került aerogélminta két hőkezeltségi állapota csupán a két szélső értékét képviseli azoknak a rendkívül változatos mechanikai szilárdságú, porozitású és oldhatóságú mesterséges anyagoknak, amelyek szilika aerogél alapon előállíthatok. A FI állapothoz tartozó aerogél mechanikailag sérülékeny, folyékony közeggel mechanikailag még nem kompatibilis, ugyanakkor rendkívüli adszorptív tulajdonságokkal rendelkezik. Az erre az állapotra meghatározott óriási fajlagos felület lehetőséget biztosít a gyakorlat számára egyes gyógyszer-hatóanyagok adszorpciójára, majd szabályozott dinamikájú kibocsátására, gyógyszerhordozóként történő felhasználásra. Az aerogél további hőkezelésével a fajlagos felület csökkenése mellett a szilárdság, terhelhetőség jelentős növekedése figyelhető meg. A 700-800 °C-on hőkezelt minták már kellően erősek ahhoz, hogy ellenálljanak a folyadékkal történő érintkezésnek, mechanikailag elegendően szilárdak a kényelmes kezelhetőséghez, ugyanakkor még nagyon jelentős porozitással bírnak. Az 1000 °C környezetében

, nagy sűrűségű, keramiaszeru anyagok különösen teherviselő pozíciókban nyerhetnek felhasználást. Eredményeink összhangban vannak az irodalomban közöltekkel [4],

Az aerogélek nem csak önmagukban, hanem más bioaktív anyagokkal alkotott kompozitjaik formájában is elkészíthetők, az így létrejött anyagok egy lehetséges felhasználásáról a mesterséges csontpótlásban, illetve sejttenyészettel szemben mutatott viselkedéséről korábban már beszámoltunk. A hőkezelésen átesett szilika aerogél alapú anyagok felületének aktív módosítására, utólagos funkcionalizálására is lehetőség van. A felületekre például biomolekulák, fluoreszcens markerek köthetők ki, amelyek tovább gazdagítják a jövőben a felhasználási lehetőségeket.

A közleményünkben nem egy, a gyakorlatban kipróbált megoldást szerettünk volna bemutatni, sokkal inkább egy ígéretes, a jövőben prognosztizálhatóan orvosbiológiai felhasználásra is kerülő különleges anyagcsaládra, az aerogélekre és az azokban rejlő lehetőségekre szerettük volna felhívni a figyelmet.

Köszönetnyilvánítás

A publikáció elkészítését a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV- 2012-0036 számú projekt és az OTKA K76834 pályázata támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

Irodalom

1. Arcos D, Vallet-Regí M: Sol-gel silica-based biomaterials and bone tissue regeneration. Acta Biomater. 2010; 6: 2874-2888.

2. Betz M, García-González CA, Subrahmanyam RP, Smirnova I, Ku- LoziK U: Preparation of novel whey protein-based aerogels as drug carriers for life science applications. J Supererit Fluids. 2012; 72: 111-119.

3. Chevalier J, Gremillard L: Ceramics for medical applications: A picture for the next 20 years. J Eur Ceram Soc. 2009; 29: 1245- 1255.

4. Folgar C, Folz D, Suchicital C, Clark D: Microstuctural evolution in silica aerogel. J Non-Cryst Solids. 2007; 353: 1483-1490.

5. Hing KA, Revell PA, Smith N, Buckland T: Effect of silicon level on rate, quality and progression of bone healing within silicate-substituted porous hydroxyapatite scaffolds. Biomaterials. 2006; 27: 5014-5026.

6. Hüsing N, Schubert U: Aerogels-Airy Materials: Chemistry, Structure, and Properties. Angew Chem Int Ed. 1998; 37: 22-45.

7. Jugdaohsingh R, Tucker KL, Qiao N, Cupples LA, Kiel DP, Powell JJ: Dietary silicon intake is positively associated with bone mineral density in men and premenopausal women of the Framingham Offspring cohort. J Bone Miner Res Off J Am Soc Bone Miner Res. 2004; 19: 297-307.

8. Kivovics M: „Osteobiol” és a Magyarországon alkalmazott csontpótló anyagok. Fogorv Sz. 2013; 106: 33-38.

9. Kuttor A, Szalóki M, Renre T, Kerényi F, Bakó J, Fábián I, Lázár I, Jenei A, Hegedűs Cs: Preparation and application of highly porous aerogel-based bioactive materials in dentistry. Front. Mater. Sei. 2014, 8(1): 46-52.