Synthesis and characterization of alumina nanofibers for applications in implant materials.

Liczne właściwości tlenku glinu, takie jak odporność mechaniczna, biotolerancja oraz obojętność w środowisku tkankowym, a także porowata struktura skłoniły naukowców do zastosowania go w materiałach implantacyjnych, jako alternatywa dla implantów tytanowych. W poniższej pracy podsumowano istotne aspekty syntezy nanowłókien tlenku glinu z prekursora AlOOH w połączeniu z poli(winylopirolidonem) (PVP), ekonomiczną i relatywnie prostą metodą elektroprzędzenia. Zestawiono również szczegóły eksperymentalne oraz wydajność procesu kalcynacji włókien w celu uzyskania struktury biokorundu. Badania porównują morfologię oraz właściwości nanowłókien przędzonych z dwóch mieszanin o różnych stosunkach prekursora tlenku glinu i PVP – 1:1 oraz 7:3. Wnikliwa analiza materiału opierała się na zastosowaniu technik: pomiaru lepkości dynamicznej, dynamicznego rozpraszania światła, potencjału Zeta, skaningowej mikroskopii elektronowej z energodyspersyjną mikroanalizą rentgenowską, proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej, fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii, pomiaru kąta zwilżania, spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera oraz niskotemperaturowej adsorpcji azotu. Przeprowadzono również badania in vitro służące powszechnie do kontroli tworzenia się warstwy hydroksyapatytów na powierzchni materiałów implantacyjnych, poprzez inkubowanie włókien w symulowanym płynie ustrojowym. Biomineralizacja rusztowań ma szczególne znaczenie ze względu na kompatybilność implantów z tkankami.

Alumina's numerous properties, such as mechanical resistance, biotolerance and inertness in the tissue environment, as well as its porous structure, have led researchers to use it in implant materials as an alternative to titanium implants. The following work summarizes important aspects of the synthesis of alumina nanofibers from AlOOH precursor in combination with poly(vinylpyrrolidone) (PVP), using an economical and relatively simple electrospinning method. Experimental details and the efficiency of the fibre calcination process were also collated for the purpose of obtaining the structure of biocorundum. The study compares the morphology and properties of nanofibres spun from two mixtures with different ratios of alumina precursor and PVP – 1:1 and 7:3. The in-depth analysis of the material was based on the use of following techniques: dynamic viscosity measurement, dynamic light scattering, Zeta potential, scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray microanalysis, powder X-ray diffraction, energy-dispersive X-ray fluorescence, wetting angle measurement, Fourier transform infrared spectroscopy and low-temperature nitrogen adsorption. In vitro studies were also carried out, by incubating fibers in a simulated body fluid, as a test commonly used to control the formation of hydroxyapatite layers on the surface of implant materials. Biomineralization studies of the material are crucial due to the compatibility of implants with tissues.