시뮬레이션 체액

Simulated body fluid
연극의 피와 혼동하지 말자.

시뮬레이션 체액(SBF)은 인체 혈장 농도에 가까운 이온 농도를 가진 용액으로, pH의 가벼운 조건과 동일한 생리적 온도에서 유지된다.[1]SBF는 생물 활성 유리 세라믹 표면의 변화를 평가하기 위해 고쿠보 외 연구진에 의해 처음 도입되었다.[2]이후 세포 배양에서 채택된 일부 방법론과 결합하여 세포 배양 매체(DMEM, MEM, α-MEM 등)를 재료의 생체 활성도 평가에서 종래의 SBF에 대한 대안으로 제안하였다.[3]

적용들

금속성 임플란트 표면 수정

인공 물질이 살아있는 뼈와 결합하기 위해서는 임플란트 표면에 뼈처럼 생긴 아패타이트 층의 형성이 매우 중요하다.SBF는 체외 뼈의 생체 활동을 예측하기 위해 임플란트 표면의 아파타이트층 형성을 연구하기 위한 체외 시험 방법으로 사용될 수 있다.[4]SBF 용액에 존재하는 칼슘과 인산염 이온의 섭취는 생체내 소재 표면에서 뼈와 같은 아파타이트 핵이 자연적으로 성장하는 결과를 낳는다.따라서 SBF 용액에 적신 생체물질 표면의 아파타이트 형성은 새로운 생체활성 물질의 성공적인 개발로 간주된다.[5]금속성 임플란트의 표면 수정을 위한 SBF 기법은 일반적으로 시간이 많이 걸리는 과정이며 기판에 균일한 아파타이트 층을 얻는 데는 최소 7일이 소요되며, SBF 용액을 매일 새로 고침한다.[6]코팅 시간을 줄이기 위한 또 다른 접근법은 칼슘과 인산염 이온을 SBF 용액에 농축하는 것이다.SBF 용액 내 칼슘과 인산염 이온의 농도가 높아지면 코팅 공정이 빨라지고 그 사이 SBF 용액의 주기적인 보충이 필요 없게 된다.

유전자 전달

유전자 전달에 SBF의 응용을 조사하려는 시도가 있었다.[7]세포핵으로의 플라스미드 DNA(pDNA) 전달에 필요한 인산염 나노입자 칼슘은 SBF 용액에서 합성되어 pDNA와 혼합되었다.시험관내 연구는 SBF 용액으로 만들어진 칼슘-인산염/DNA 복합체의 유전자 전달 효율이 순수한 물에서 (제어로서) 준비된 복합체보다 높았다.

공식화

혈장의 이온농도(mM)와 제안된 SBF 제형[8]
공식화 나+
 K+
 MG2+
 CA2+
 CL−
 HCO−
3		 HPO2−
4		 SO2−
4		 버퍼
혈장 142.0 5.0 1.5 2.5 103.0 27.0 1.0 0.5 -
오리지널 SBF 142.0 5.0 1.5 2.5 148.8 4.2 1.0 0 트리스
수정됨(c-SBF) 142.0 5.0 1.5 2.5 147.8 4.2 1.0 0.5 트리스
태즈-SBF 142.0 5.0 1.5 2.5 125.0 27.0 1.0 0.5 트리스
비기-SBF 141.5 5.0 1.5 2.5 124.5 27.0 1.0 0.5 헤페스
수정됨(r-SBF) 142.0 5.0 1.5 2.5 103.0 27.0 1.0 0.5 헤페스
수정됨(m-SBF) 142.0 5.0 1.5 2.5 103.0 10.0 1.0 0.5 헤페스
이온화(i-SBF) 142.0 5.0 1.0 1.6 103.0 27.0 1.0 0.5 헤페스
개선(n-SBF) 142.0 5.0 1.5 2.5 103.0 4.2 1.0 0.5 트리스

참조

  1. ^ Kokubo, T. (1991). "Bioactive glass ceramics: properties and applications". Biomaterials. 12 (2): 155–163. doi:10.1016/0142-9612(91)90194-F.
  2. ^ Kokubo, T.; Kushitani, H.; Sakka, S.; Kitsugi, T.; Yamamuro, T. (1990). "Solutions able to reproduce in vivo surface-structure changes in bioactive glass–ceramic A–W". Journal of Biomedical Materials Research. 24: 721–734. doi:10.1002/jbm.820240607.
  3. ^ Lee, J.; Leng, Y.; Chow, K.; Ren, F.; Ge, X.; Wang, K.; Lu, X. (2011). "Cell culture medium as an alternative to conventional simulated body fluid". Acta Biomaterialia. 7 (6): 2615–22. doi:10.1016/j.actbio.2011.02.034. PMID 21356333.
  4. ^ Chen, Xiaobo; Nouri, Alireza; Li, Yuncang; Lin, Jiangoa; Hodgson, Peter D.; Wen, Cuie (2008). "Effect of Surface Roughness of Ti, Zr and TiZr on Apatite Precipitation from Simulated Body Fluid". Biotechnology and Bioengineering. 101 (2): 378–387. doi:10.1002/bit.21900. PMID 18454499.
  5. ^ Kokubo, T.; Takadama, H. (2006). "How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?". Biomaterials. 27 (15): 2907–2915. doi:10.1016/j.biomaterials.2006.01.017. PMID 16448693.
  6. ^ Li, P.; Ducheyne, P. (1998). "Quasi-biological apatite film induced by titanium in a simulated body fluid". Journal of Biomedical Materials Research. 41 (3): 341–348. doi:10.1002/(SICI)1097-4636(19980905)41:3<341::AID-JBM1>3.0.CO;2-C.
  7. ^ Nouri, Alireza; Castro, Rita; Santos, Jose L.; Fernandes, Cesar; Rodrigues, J.; Tomás, H. (2012). "Calcium phosphate-mediated gene delivery using simulated body fluid (SBF)". International Journal of Pharmaceutics. 434 (1–2): 199–208. doi:10.1016/j.ijpharm.2012.05.066. PMID 22664458.
  8. ^ Yilmaz, Bengi & Evis, Zafer (October 2016). "Chapter 1: Biomimetic coatings of calcium phosphates on titanium alloys". In Webster, Thomas & Yazici, Hilal (eds.). Biomedical Nanomaterials: From Design To Implementation. The Institution of Engineering and Technology. pp. 3–14. doi:10.1049/PBHE004E_ch1. ISBN 9781849199650.
  9. ^ a b Bigi, Adriana; Boanini, Elisa; Bracci, Barbara; Facchini, Alessandro; Panzavolta, Silvia; Segatti, Francesco; Sturba, Luigina (2005). "Nanocrystalline hydroxyapatite coatings on titanium: a new fast biomimetic method". Biomaterials. 26 (19): 4085–4089. doi:10.1016/j.biomaterials.2004.10.034. ISSN 0142-9612. PMID 15664635.
  10. ^ Kokubo, Tadashi; Takadama, Hiroaki (2006). "How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?". Biomaterials. 27 (15): 2907–2915. doi:10.1016/j.biomaterials.2006.01.017. ISSN 0142-9612. PMID 16448693.
  11. ^ Cui, Xinyu; Kim, Hyun-Min; Kawashita, Masakazu; Wang, Longbao; Xiong, Tianying; Kokubo, Tadashi; Nakamura, Takashi (2010). "Apatite formation on anodized Ti-6Al-4V alloy in simulated body fluid". Metals and Materials International. 16 (3): 407–412. doi:10.1007/s12540-010-0610-x. ISSN 1598-9623.
  12. ^ Cüneyt Tas, A (2000). "Synthesis of biomimetic Ca-hydroxyapatite powders at 37°C in synthetic body fluids". Biomaterials. 21 (14): 1429–1438. doi:10.1016/S0142-9612(00)00019-3. ISSN 0142-9612.
  13. ^ a b c Oyane, Ayako; Onuma, Kazuo; Ito, Atsuo; Kim, Hyun-Min; Kokubo, Tadashi; Nakamura, Takashi (2003). "Formation and growth of clusters in conventional and new kinds of simulated body fluids". Journal of Biomedical Materials Research. 64A (2): 339–348. doi:10.1002/jbm.a.10426. ISSN 0021-9304. PMID 12522821.
  14. ^ Takadama, Hiroaki; Hashimoto, Masami; Mizuno, Mineo; Kokubo, Tadashi (2004). "Round-Robin Test of SBF for In Vitro Measurement of Apatite-Forming Ability of Synthetic Materials". Phosphorus Research Bulletin. 17: 119–125. doi:10.3363/prb1992.17.0_119. ISSN 0918-4783.