Tailoring biomaterials

Question 1

Hvilke strategier er der overordnet for at tilpasse biomaterialer?

Answer 1

At ændre kemien og topografien på det subcellulære, cellulære og supracellære niveau.

Question 2

Hvordan kan man ændre overflade kemien af et biomateriale på subcellulær niveau?

Answer 2

Kovalent binding af polymere

Nonspecifik binding af proteiner

Question 3

Hvad er en fordel ved protein absorption?

Answer 3

At man gør scaffoldet mere naturligt.

Question 4

Hvad indebærer nonspecific binding af proteiner?

Answer 4

Elektrostatisk ladet bindinger
Hydrogen bindinger
Hydrofobiske interaktioner

Question 5

Hvilke fordele er der ved kovalent at binde polymere til biomaterialets overflade?

Answer 5

Man kan styre or forbedre ligandens dinsitet, stabilitet og orientation

Question 6

Hvordan kan topografien ændres på subcellulær niveau?

Answer 6

Ved biologisk casting
Molekylær imprinting
Ved fotolitografi
Eller ved at lave forhøjninger, eller huller i materialet

Question 7

Forklar fotolitografi

Answer 7

Man har et stykke materiale som man tilsætter Wafer som er ens substrat.
Dernæst påsætter man sin fotoresist hvorpå man sætter sin maske.
Materialet udsættes for UV lys således at der dannes et mønster.
Ønskede proteiner påsættes f.eks. kollagen.
Fotoresist fjernes og man herefter påsætte sine celler.

Question 8

Hvad er en fotoresist?

Answer 8

Et lysfølsomt materiale, der kan bruges til at skabe mønstret belægning. Den kan både være negativ eller positiv.

Question 9

Hvad vil det sige at en fotoresist er positiv?

Answer 9

Det påsatte fotoresist fjernes ved udsættelse for lys

Question 10

Hvad vil det sige at en fotoresist er negativ?

Answer 10

Når udsat for lys, vil fotoresisten ikke blive fjernet.

Question 11

Hvad kan man bruge fotoresist til?

Answer 11

Man kan derved have to typer celler siddende på sin glasplade og derigennem se hvordan disse celler har det med hinanden.

Question 12

Forklar kort microcontact printing/soft litografi

Answer 12

Man har et materiale hvorpå der er sat forskellige størrelser af “klodser” som er gjort vha. fotolitografi
Herpå sætter man sin silokone (PDMS), for at lave et 3D stempel.
Stemplet bliver farvet med kemisk blæk, som derved selektivt generer regioner, som vil absorbere proteiner.

Question 13

Formen på et biomateriale bestemmes enten i produktionen eller efter, hvor man modulerer det. Hvilke metoder bruges til at modulerer materialer efter produktionen af det?

Answer 13

Ved ætsning, hvor man med forskellige teknikker former materialet.
Aflejring
Litografi

Question 14

Hvilke parametre skal man være opmærksom på når man former sit materiale?

Answer 14

Specifik 3D form
De mekaniske egenskaber
Porositet
Nedbrydeligheden

Question 15

Nævn nogle teknikker i fabrikationen af biopolymer scaffolds

Answer 15

Solvent casting (leaching)
Membran lamination 
Melt molding 
Extrusion 
Printing og prototyping 
Gas foaming 
Freeze-drying 
Fase seperation 
Electrospinning

Question 16

Nævn nogle almindelige syntetiske nedbrydelige polymere

Answer 16

Polyglycolic acid (PGA)
Polyactic acid (PLLA)
Polycaprolactone (PLC)
Polyvinyl alcohol (PVA)
Og kombinationer af disse.

Question 17

Forklar teknikken solvent casting og particulate leaching i fabrikationen af scaffolds

Answer 17

Man har sin polymer der er i en organisk solution.
Denne blandes med en saltopløsning, som er selve casting processen.
Salten vil ikke blive opløst da polymererne er i organisk væske, så det tillader i stedet at polymererne orientere sig omkring salt partiklerne.
Herefter kan man evaporere saltet væk ved at ligge det i vand.
Herefter har man det formede polymerer tilbage.

Question 18

Hvad muliggør solvent casting og particulate leaching kontrol af, når man skal lave scaffolds?

Answer 18

Porositet
Overfladen
Krystalitet

Question 19

Hvilke polymerer kan bruges til teknikkerne solvent casting og particulate leaching, når man skal lave scaffolds?

Answer 19

Alle polymerer der er opløselige i chloroform eller methylen

Question 20

Hvilke fordele er der ved solvent casting og particulate leaching?

Answer 20

Man kan kontrollere porositeten gennem mængden af salt
Kontrol af pore størrelse gennem størrelsen af salt molekylerne
Kontrol af overflade areal gennem størelse og mængde af salt
Kontrol af hydrofilitet gennem PVA

Question 21

Hvilke ulemper er der ved solvent casting og particulate leaching?

Answer 21

Der er et maksimum for membranen på op til 2 mm

Opløsnings væsken skal være organisk

Question 22

Forklar metode freeze drying

Answer 22

Emulsion af vand og PLGA i methylen klorid.
Homogenisering
Snap freeze i en støbning i flydende nitrogen

Question 23

Hvad er fordelene ved freeze drying?

Answer 23

Man kan få høj porositet

Og tykkelse kan blive på optil 1 cm.

Question 24

Hvad er ulemperne ved freeze drying?

Answer 24

Størrelsen på porerne er små.

Question 25

Hvilke strukturer kan man bruge teknikken extrusion til?

Answer 25

Tubulære strukturer til f.eks. nerve guidance channels til nerve regeneration.

Question 26

Hvordan er proceduren for extrusion?

Answer 26

PLGA eller PLLA blandes med salt partikler, hvor blandingen trykkes ud (extruded) af en geometrisk korrekt form.
Derefter fjernes salten med vand.

Question 27

Hvilke parametre skal man være opmærksom på, når man bruger extrusion teknikken?

Answer 27

Tryk
Temperatur
Polymer/salt ratio

Question 28

Fordele ved at bruge extrusion?

Answer 28

Kontrol af porositet og pore størrelse

Question 29

Ulemper ved at bruge extrusion?

Answer 29

Man skal være meget forsigtig med temperaturen.

Question 30

Hvordan virker elektrospinning?

Answer 30

Man har en ladet polymer som gennem en nål bliver skudt ud til en modsat ladet overflade, hvorved man får dannet en fiber måtte.

Question 31

Fordele ved elektrospinning?

Answer 31

Man kan få fiber på nano størrelse
Multiple polymere kan sammensættes
Man har kontrol over fiber diameter og arkitekturen af scaffoldet.

Question 32

Ulemper ved elektrospinning

Answer 32

Der er dårlig celle infiltration grundet den tætte pakning af fibrene.

Question 33

Beskriv stereolitografi

Answer 33

Er en hurtig metode til at fremstille prototype materialer. Det minder om 3D printning, men her foregår det i ultraviolet resin hvori UV lys bygger op strukturer lag for lag fra et kar af fotosensitive polymere

Question 34

Hvad er hydrogels?

Answer 34

Er opsvulmede polymere, som er hydrofilisk.

Og dannes ved at være cross-linket mellem polymererne.

Question 35

Hvilke fordele er der ved hydrogel?

Answer 35

Efterligner det naturlige celle miljø
Celler kan blive homogenisk indkorporeret i matrixen
Kan bruges som inks for bioprintning
Kan blive injiceret.

Question 36

Forklar hvad der menes med smart hydrogels

Answer 36

Det går ud på at hydrogelen har forskellig form alt efter temperatur.
F.eks. kan det være flydende når det er nedkølet og blive til en gel når det injiceres ind i kroppen ved en højere temperatur.
Andre ting der kunne ændre dens form kunne være pH, ion koncentration eller lys.

Question 37

Hvordan påsætter man fotoresister på et materiale?

Answer 37

Ved spin coating, som er et teknik hvor substratet spinnes og små mængder af fotoresisten tilføjes under centrifugal kræft.

Question 38

Hvorfor er porer vigtige i polymer scaffolds?

Answer 38

Det tillader infiltration af celler og man kan bestemme den størrelse af eller som må infiltrerer det ved at ændre størrelsen på porerne.
Det bestemmer nedbrydelsesraten, den mekaniske egenskab dens isotrofi og celle skæbne.
Det tillader migration og differentiering samt kan det ændre morfologien af celler samt deres aggregation.