Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorSikorski, Pawel Tadeusz
dc.contributor.advisorStrand, Berit Løkensgard
dc.contributor.advisorAndreassen, Jens Petter
dc.contributor.authorBjørnøy, Sindre H.
dc.date.accessioned2017-02-08T12:19:31Z
dc.date.available2017-02-08T12:19:31Z
dc.date.issued2017
dc.identifier.isbn978-82-326-2119-4
dc.identifier.issn1503-8181
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2429979
dc.description.abstractSummary of thesis: Tissue engineering seeks to mimic the properties and functionalities of biological tissue. In the context of bone repair, tissue engineering is becoming an increasingly important science in the active search for synthetic alternatives to autografts. The purpose of this work has been to develop and characterize an organic-inorganic composite material with potential applications within the field of bone tissue engineering. A simple, fast and cell-friendly fabrication of an alginate and calcium phosphate based composite was comprehensively explored and emphasis was put on the development of a thorough characterization protocol. Alginate, a biopolymer well-known for its ionotropic gelation and cell-encapsulation abilities, has been combined with calcium phosphate minerals to explore its potential as a scaffold material for hard tissue applications and as a model system to study mineral formation in the presence of an organic matrix. A one step counter-diffusion method was applied to simultaneously gel the alginate and precipitate the mineral. Characterization of this composite was performed using bulk, end-point techniques such as X-ray diffraction, and thermal gravimetric analysis to investigate mineral phase and content, respectively, as well as in situ optical characterization of gelling kinetics and mineralization. The in situ studies were performed in a model system to map the spatial distribution of mineral within the composite and the formation and maturation of the mineral crystals primarily using confocal Raman microspectroscopy and confocal laser scanning microscopy. A robust, cell-friendly fabrication protocol for a phase-pure brushite-alginate composite has been developed using brushite seed crystals. Using a correlative characterization scheme with spatiotemporal resolution developed in this work, the mineralization process during the formation of this composite was comprehensively described and shown to include the presence of amorphous calcium phosphate, which quickly dissolved and led to brushite growth in the presence of seeds and conversion to octacalcium phosphate in the absence of brushite seeds. Further maturation led to the formation of thermodynamically stable hydroxyapatite in both cases. The findings in this study may improve the design of scaffold materials based on alginate-calcium phosphate composites and contributes to the understanding of crystallization within hydrogel matrices.nb_NO
dc.description.abstractSammendrag: Nytt bein på laboratoriebenken - å gro krystaller i gelé På grunn av økning i både befolkning og forventet levealder er det et stadig økende behov for nye alternativer for å behandle skader på skjelettet. Eksisterende metoder omhandler ofte å høste en del av beinet fra hoftekammen fra en pasient eller en donor og operere denne inn der den trengs. Denne formen for behandling innebærer et ekstra kirurgisk inngrep og tilgangen til bein er begrenset. For å løse dette problemet prøver forskere innenfor beinvevsdyrking å lage kunstige beinmaterialer som kan erstatte de naturlige donor-materialene. Bein består av nanokrystaller av mineralet kalsiumfosfat fordelt i et tett nettverk av kollagen. Bein har en kompleks struktur hvor mineraliserte kollagenfibre er organisert på en måte som gir optimal styrke og lav egenvekt. Å kopiere denne strukturen er for øyeblikket ikke mulig, men ved å la seg inspirere av den kan man benytte seg av enklere prinsipper for å oppnå lignende egenskaper. Denne avhandlingen dreier seg om å studere hvordan kalsiumfosfatkrystaller gror i geléer. En gelé består av lange polymer-kjeder som er forbundet flere steder og tar til seg store mengder vann. I den spiselige geléen de fleste er kjent med brukes et polymer kalt gelatin. I dette arbeidet er det brukt alginat, et polymer utvunnet fra tare. Ved å undersøke fundamentale aspekter ved dannelsen av krystaller inne i geléen kan vi lære mer om hvordan vi kan etterligne de naturlige prosessene i beinvekst. Ved å benytte en skreddersydd karakteriseringsplattform har dette arbeidet funnet ny kunnskap om hvordan kalsiumfosfat utvikler seg i alginatgeléer og hvordan vi kan kontrollere denne prosessen. På sikt kan denne kunnskapen brukes til å lage kunstige materialer som kroppen kan ta til seg og over tid omdanne til naturlig bein, i stedet for å benytte oss av pasientens eget bein eller metallimplantater.nb_NO
dc.language.isoengnb_NO
dc.publisherNTNUnb_NO
dc.relation.ispartofseriesDoctoral theses at NTNU;2017:18
dc.relation.haspartPaper 1: Bjørnøy, Sindre Hove; Bassett, David; Ucar, Seniz; Andreassen, Jens-Petter; Sikorski, Pawel. Controlled mineralisation and recrystallisation of brushite within alginate hydrogels. Biomedical Materials 2016 ;Volum 11.(1) http://dx.doi.org/10.1088/1748-6041/11/1/015013 © 2016 IOP Publishing Ltdnb_NO
dc.relation.haspartPaper 2: Bjørnøy, Sindre Hove; Mandaric, Stefan; Bassett, David; Åslund, Andreas; Ucar, Seniz; Andreassen, Jens-Petter; Strand, Berit Løkensgard; Sikorski, Pawel. Gelling kinetics and in situ mineralization of alginate hydrogels: A correlative spatiotemporal characterization toolbox.. Acta Biomaterialia 2016 ;Volum 44. s. 243-253 http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2016.07.046 The article in is reprinted with kind permission from Elsevier, sciencedirect.comnb_NO
dc.relation.haspartPaper 3: Bjørnøy, Sindre Hove; Bassett, David; Ucar, Seniz; Strand, Berit Løkensgard; Andreassen, Jens-Petter; Sikorski, Pawel. A correlative spatiotemporal microscale study of calcium phosphate formation and transformation within an alginate hydrogel matrix.. Acta Biomaterialia 2016 ;Volum 44. s. 254-266 - http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2016.08.041 The article in is reprinted with kind permission from Elsevier, sciencedirect.comnb_NO
dc.titleUnderstanding crystallization in alginate-calcium phosphate compositesnb_NO
dc.typeDoctoral thesisnb_NO
dc.subject.nsiVDP::Mathematics and natural science: 400::Physics: 430nb_NO


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel