Σχεδιασμός, παρασκευή και μελέτη νανοσυνθέτων υλικών πολυσιλοξάνης για βιοϊατρικές εφαρμογές
Authors: Βασιλάκος Σώζων 
Published: September 2021

Οι πολυσιλοξάνες ανήκουν στην κατηγορία των ελαστομερών και βρίσκουν πολλές βιοϊατρικές εφαρμογές, όπως στη γναθοπροσωπική προσθετική, ως εμφυτεύματα πλαστικής χειρουργικής, ως συστήματα μήτρας για την αποδέσμευση φαρμάκων, καθώς και ως εξαρτήματα σε ιατρικό εξοπλισμό. Βασικό χαρακτηριστικό των πολυσιλοξανών είναι η θερμική και οξειδωτική σταθερότητα που επιδεικνύουν σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς και η διατήρηση της ελαστικότητας και της ευκαμψίας σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Λόγω των σχετικά χαμηλών μηχανικών ιδιοτήτων που χαρακτηρίζουν τις πολυσιλοξάνες, είναι αναγκαίο σε πολλές εφαρμογές να χρησιμοποιηθούν διάφορα μέσα ενίσχυσης, για τη δημιουργία ενός συνθέτου υλικού που θα ικανοποιεί τις αναγκαίες κατά περίπτωση εφαρμογής ιδιότητες. Η εισαγωγή ενός μέσου ενίσχυσης στην κλίμακα των νανο-διαστάσεων επιφέρει σημαντικές αλλαγές στις ιδιότητες του συνθέτου ακόμα και όταν αυτό προστίθεται σε μικρές ποσότητες, χωρίς να επηρεάζει τη βασική χημική του σύσταση. Στα πλαίσια της παρούσης διδακτορικής διατριβής, έγινε μελέτη υβριδικών συστημάτων πολυσιλοξάνης με ανόργανα νανοσωματίδια, με στόχο την αναβάθμιση των μηχανοθερμικών ιδιοτήτων και της βιοσυμβατότητας για την αριστοποίηση της συμπεριφοράς τους σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Ως μήτρες χρησιμοποιήθηκαν πολυσιλοξάνες με ακραίες υδροξυλικές ομάδες που ακολουθούν βουλκανισμό συμπύκνωσης καθώς και πολυσιλοξάνες με ακραίες βινυλικές ομάδες που ακολουθούν βουλκανισμό με μηχανισμό προσθήκης. Στην περίπτωση των πολυσιλοξανών εκτός από τον τύπο με βάση τον τρόπο βουλκανισμού, εξετάσθηκαν ελαστομερή με διαφορετικά μοριακά βάρη. Τα μέσα ενίσχυσης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν δύο εμπορικοί τύποι οργανικά τροποποιημένου μοντμοριλλονίτη, μη τροποποιημένος μοντμοριλλονίτης ως πρόσθετο αναφοράς, τροποποιημένα νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου, υδροξυαπατίτης και βιοδραστική ύαλος. Για τα υβριδικά συστήματα πολυσιλοξάνης μελετήθηκαν οι κρίσιμες ιδιότητες με σκοπό να εντοπισθεί το κατάλληλο σύστημα για την εκάστοτε βιοϊατρική εφαρμογή, καθώς επίσης και να επισημανθούν οι σχεδιαστικές παράμετροι που μπορούν να επηρεάσουν τις βέλτιστες ιδιότητες του υλικού.Η επίδραση του μέσου ενίσχυσης στην αντίδραση βουλκανισμού αποτελεί βασική παράμετρο στο σχεδιασμό των νανοσυνθέτων, με δεδομένο ότι καθορίζει τον τρόπο και το χρόνο μορφοποίησης καθώς και τη δομή και κατ’ επέκταση τις ιδιότητες των αντίστοιχων υβριδικών συστημάτων. Στη διεθνή βιβλιογραφία υπάρχει περιορισμένος αριθμός αναφορών σχετικά με την επίδραση του μοντμοριλλονίτη στην αντίδραση βουλκανισμού ελαστομερούς μήτρας και ιδιαίτερα των πολυσιλοξανών. Η επίδραση των διάφορων ανόργανων μέσων ενίσχυσης στην αντίδραση βουλκανισμού πολυσιλοξάνης με ακραίες υδροξυλικές ομάδες που ακολουθεί μηχανισμό συμπύκνωσης, μελετήθηκε μέσω της ιξωδομετρίας Brookfield, με διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) και φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR-ATR). Από τα αποτελέσματα της μελέτης διαπιστώθηκε ότι η ενσωμάτωση όλων των τύπων μέσου ενίσχυσης, οδηγεί σε ταχύτερη εξέλιξη της αντίδρασης καθώς και σε ταχύτερη ολοκλήρωσή της, συγκριτικά με την μη ενισχυμένη πολυσιλοξάνη, ενώ η επίδραση αυτή γίνεται εντονότερη όσο το μοριακό βάρος της μήτρας αυξάνεται. Μέσω των πειραμάτων διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης με ημιτονοειδή ρυθμό θέρμανσης, καταγράφηκε και ποσοτικοποιήθηκε η αντίδραση βουλκανισμού της μη ενισχυμένης πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης μεσαίου μοριακού βάρους καθώς και των αντίστοιχων νανοσυνθέτων της μέσω της μεταβολής της ενθαλπίας “ψυχρής” κρυστάλλωσης του ελαστομερούς. Η μείωση της ενθαλπίας που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της αντίδρασης οφείλεται στην αύξηση των σταυροδεσμών λόγω του βουλκανισμού και κατά συνέπεια στη μείωση της κινητικότητας των ελεύθερων άκρων των αλυσίδων. Από τη μελέτη με την τεχνική αυτή παρατηρείται βραδεία εξέλιξη του βουλκανισμού της μη ενισχυμένης πολυσιλοξάνης στα πρώτα 200min (χρόνος επώασης) και απότομη επιτάχυνση της αντίδρασης στη συνέχεια, ενώ τα υβριδικά συστήματα παρουσίασαν γραμμική εξέλιξη της μετατροπής σε συνάρτηση με το χρόνο. Από τη συγκριτική μελέτη της επίδρασης των διαφόρων μέσων ενίσχυσης διαπιστώθηκε ότι η εισαγωγή των νανοσωματιδίων του τροποποιημένου διοξειδίου του πυριτίου επιταχύνει σημαντικά την αντίδραση, σε σχέση με το σύστημα της μη-ενισχυμένης πολυσιλοξάνης, ακολουθεί ο τροποποιημένος μοντμοριλλονίτης Cloisite 20A και τέλος το Cloisite 30B. Με τη φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR-ATR) έγινε καταγραφή της προόδου της αντίδρασης από τη μεταβολή του εμβαδού της κορυφής 1200-900 cm-1, η οποία αντιστοιχεί δόνηση των δεσμών Si-O-Si των διασταυρούμενων συνδέσεων του βουλκανισμού. Η επίδραση των διάφορων ανόργανων μέσων ενίσχυσης στο βουλκανισμό πολυσιλοξάνης με ακραίες βινυλικές ομάδες που ακολουθεί μηχανισμό προσθήκης, μελετήθηκε από το εξώθερμο της αντίδρασης μέσω της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης, καθώς και με φασματοσκοπίας υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier. Από την τεχνική DSC, με δυναμικά και ισοθερμοκρασιακά πειράματα, διαπιστώθηκε ότι ο μη τροποποιημένος μοντμοριλλονίτης επιταχύνει σε μεγαλύτερο βαθμό την αντίδραση σε σχέση με την μη ενισχυμένη πολυσιλοξάνη, ακολουθούν ο υδροξυαπατίτης, το διοξείδιο του πυριτίου και το Cloisite 20A. Υστέρηση στην εξέλιξη και ολοκλήρωση της αντίδρασης σε σχέση με την πολυσιλοξάνη αναφοράς έδωσε το υβριδικό σύστημα του Cloisite 30B, συμπεριφορά που συνδέεται με την αυξημένης πολικότητας οργανική τροποποίηση του μέσου αυτού. Στα αποτελέσματα των ισοθερμοκρασιακών πειραμάτων έγινε προσαρμογή κινητικού μοντέλου βασισμένου στην αυτοκατάλυση ενώ στις μη ισοθερμοκρασιακές συνθήκες προσαρμόστηκαν οι εξισώσεις των Κissinger και Ozawa, για τον υπολογισμό κινητικών παραμέτρων όπως η ενέργεια ενεργοποίησης.Ακολούθησε εκτενής μελέτη των θερμομηχανικών ιδιοτήτων, έτσι ώστε να γίνει σαφής συσχέτιση μεταξύ δομής και ιδιοτήτων του υλικού. Η προκύπτουσα δομή μετά την ενσωμάτωση των νανοσωματιδίων μοντμοριλλονίτη μελετήθηκε μέσω της περίθλασης ακτίνων Χ (XRD). Επιβεβαιώθηκε ότι η αύξηση του ποσοστού της οργανικής τροποποίησης και επομένως του διακένου μεταξύ των φιλιδίων του μοντμοριλλονίτη, ευνοεί την εισαγωγή των αλυσίδων του ελαστομερούς ανάμεσά τους, με αποτέλεσμα να είναι ευκολότερη η διάνοιξη και η διασπορά τους στη μάζα του ελαστομερούς. Από τη θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) διαπιστώθηκε ότι η ενσωμάτωση των δύο οργανικά τροποποιημένων αργίλων (Cloisite 20A και Cloisite 30B) σε όλα τα εξεταζόμενα μοριακά βάρη της πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης, οδήγησε σε σημαντική ενίσχυση της θερμικής σταθερότητας των νανοσυνθέτων, με αύξηση της θερμοκρασίας έναρξης και του μέγιστου ρυθμού αποδόμησης σε όλες εξεταζόμενες αναλογίες του μέσου ενίσχυσης από 10-30οC. Ανάλογη συμπεριφορά διαπιστώνεται και κατά την εισαγωγή νανοσωματιδίων υδροξυαπατίτη στην μάζα του ελαστομερούς. Η ενσωμάτωση του διοξειδίου του πυριτίου και του βιοδραστικού γυαλιού οδήγησαν σε μείωση της θερμικής σταθερότητας του υλικού. Η ενσωμάτωση των δύο τύπων οργανικά τροποποιημένου μοντμοριλλονίτη (Cloisite 20A και Cloisite 30B) καθώς και του μη τροποποιημένου στην πολυσιλοξάνη προσθήκης, οδηγεί σε μείωση της θερμικής σταθερότητας συγκριτικά με την μη ενισχυμένη πολυσιλοξάνη. Μέσω της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης παρατηρήθηκε ότι τα μέσα ενίσχυσης που χρησιμοποιήθηκαν, μειώνουν τη θερμοκρασία «ψυχρής» κρυστάλλωσης σε όλα τα εξεταζόμενα μοριακά βάρη της πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης και προσθήκης, διατηρώντας σχεδόν ανεπηρέαστες τις θερμοκρασίες υαλώδους μετάπτωσης και τήξης. Επίσης, μικρή τάση μείωσης παρουσιάζουν οι ενθαλπίες κρυστάλλωσης και τήξης των νανοσυνθέτων, σε σχέση με την καθαρή σιλικόνη. Προκειμένου να μελετηθούν οι μηχανικές ιδιότητες των νανοσυνθέτων πολυσιλοξάνης, διεξήχθησαν δοκιμές εφελκυσμού. Η ενσωμάτωση του Cloisite 20A στα σύνθετα πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης χαμηλού μοριακού βάρους, οδηγεί στη μεγαλύτερη αύξηση της αντοχής σε εφελκυσμό, ακολουθούν τα σύνθετα με βιοδραστικό γυαλί, τα σύνθετα τροποποιημένου διοξειδίου του πυριτίου, τα σύνθετα Cloisite 30B ενώ ο υδροξυαπατίτης δεν παρουσιάζει ενισχυτική δράση όσον αφορά την ιδιότητα αυτή. Το μέτρο ελαστικότητας ενισχύεται σε σημαντικό βαθμό με την ενσωμάτωση των δύο τύπων οργανικά τροποποιημένου μοντμοριλλονίτη και ακολουθούν τα νανοσύνθετα διοξειδίου του πυριτίου, ενώ παραμένει σχεδόν ανεπηρέαστο από την προσθήκη υδροξυαπατίτη και βιοδραστικού γυαλιού. Η ενισχυτική δράση των εξεταζομένων εμπορικών μοντμοριλλονιτών επιβεβαιώνεται και στα μεγαλύτερα μοριακά βάρη της πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης, με σημαντική υπεροχή των νανοσυνθέτων που ενισχύονται με Cloisite 20A. Όσον αφορά τα νανοσύνθετα της πολυσιλοξάνης προσθήκης, παρατηρήθηκε μικρή αύξηση στην αντοχή σε εφελκυσμό και στην παραμόρφωσης στη θραύση με την προσθήκη των εξεταζομένων μοντμοριλλονιτών, με μικρή υπεροχή του Cloisite 20A. Τέλος, το μέτρο ελαστικότητας δεν παρουσιάζει σημαντική διαφοροποίηση σε κανένα από τα υπό μελέτη συστήματα. Η ενσωμάτωση των οργανικά τροποποιημένων μοντμοριλλονιτών αυξάνει τις τιμές της επιφανειακής σκληρότητας και της αντοχής σε σχισμό των νανοσυνθέτων σε όλες τις εξεταζόμενες πολυσιλοξάνες. Σε όλα τα εξεταζόμενα μοριακά βάρη πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης και προσθήκης η ενσωμάτωση του Cloisite 20A, οδήγησε στις υψηλότερες τιμές έναντι των υπολοίπων μέσων ενίσχυσης που χρησιμοποιήθηκαν. Μικρή μείωση της αντοχής σε σχισμό διαπιστώνεται στα σύνθετα του διοξείδιο του πυριτίου και του υδροξυαπατίτη. Για να συσχετισθεί και να αξιολογηθεί η επίδραση της πυκνότητας πλέγματος της πολυσιλοξάνης στις ιδιότητες των εξεταζομένων υβριδικών της συστημάτων, πραγματοποιήθηκαν πειράματα διόγκωσης σε τολουένιο σε θερμοκρασία δωματίου. Σε όλους τους τύπους πολυσιλοξάνης καθώς και με την εισαγωγή όλων των τύπων μέσου ενίσχυσης, διαπιστώθηκε μείωση στο ποσοστό της διόγκωσης, ενώ η μείωση αυτή γίνεται μεγαλύτερη, όσο αυξάνει το περιεχόμενο των νανοσωματιδίων στην πολυσιλοξάνη. Στα σύνθετα πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης, σε όλα τα εξεταζόμενα μοριακά βάρη, διαπιστώνεται σημαντικότερη μείωση του ποσοστού διόγκωσης για τα σύνθετα Cloisite 20A συγκριτικά με τα νανοσύνθετα που περιέχουν Cloisite 30B, συνεπώς και η δημιουργία περισσότερων αλληλεπιδράσεων δεσμών πλέγματος. Επίσης, το διοξείδιο του πυριτίου, ο υδροξυαπατίτης και το βιοδραστικό γυαλί οδηγούν σε σημαντική μείωση του ποσοστού διόγκωσης, συγκριτικά με την μη ενισχυμένη πολυσιλοξάνη. Στα εξεταζόμενα υβριδικά συστήματα πολυσιλοξάνης ελέγχθηκε η συμπεριφορά τους σε επιλεγμένες βιοϊατρικές εφαρμογές, εξετάζοντας τη βιοσυμβατότητα και άλλες κρίσιμες κατά περίπτωση σχεδιαστικές παραμέτρους. Λαμβάνοντας υπόψη τα κλινικά προβλήματα που παρουσιάζονται κατά τη χρήση των σιλικονών σε εφαρμογές γναθοπροσωπικής προσθετικής πραγματοποιήθηκαν πειράματα επιταχυνόμενης γήρανσης σε νανοσύνθετα πολυσιλοξάνης συμπύκνωσης που ενισχύθηκε με οργανικά τροποποιημένο μοντμοριλλονίτη (Cloisite 30B) καθώς και σε δοκίμια αναφοράς. Διαπιστώθηκε ότι η ενίσχυση της καθαρής σιλικόνης με μοντμοριλλονίτη οδηγεί σε σταθερότερες δομές με μικρότερη υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων. Από τα πειράματα διόγκωσης σε τολουένιο διαπιστώθηκε ότι η επιταχυνόμενη γήρανση δεν επηρεάζει την πυκνότητα του πλέγματος του νανοσυνθέτου, ενώ μείωση καταγράφηκε στα δοκίμια της μη-ενισχυμένης πολυσιλοξάνης. Από τη μελέτη της συνολικής μεταβολής του χρώματος, παρατηρήθηκε ότι η εισαγωγή του Cloisite 30B βελτιώνει σημαντικά την χρωματική σταθερότητα δοκιμίων βαμμένης πολυσιλοξάνης με κίτρινη και πράσινη χρωστική. Στη συνέχεια μελετήθηκε η in-vitro αποδέσμευση της υδρόφιλης μετρονιδαζόλης από συστήματα μήτρας πολυσιλοξάνης, καθώς και των αντίστοιχων νανοσυνθέτων της με Cloisite 30B. Η ενσωμάτωση του οργανικά τροποποιημένου μοντμοριλλονίτη, μειώνει το ποσοστό αποδέσμευσης και περιορίζει το φαινόμενο εκτίναξης. Η αύξηση στο μοριακό βάρος της πολυσιλοξάνης, που συνοδεύεται από αντίστοιχη μείωση της πυκνότητας του πλέγματος του ελαστομερούς, μειώνει το ρυθμό και το ποσοστό αποδέσμευσης γεγονός που φανερώνει ότι η διάχυση δεν είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός μεταφοράς της μετρονιδαζόλης για το συγκεκριμένο σύστημα μήτρας. Η συμπεριφορά αυτή συνδέεται με το παραπροϊόν της αντίδρασης βουλκανισμού την προπανόλη, η συγκέντρωση της οποίας ανέρχεται όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των ακραίων υδροξυλικών ομάδων στα συστήματα χαμηλού μοριακού βάρους, καθώς και με το μηχανισμό διαλύτωσης του φαρμάκου και της δημιουργίας καναλιών που συμβάλλουν στη διαδικασία αποδέσμευσης. Τέλος, συγκρίνοντας του δύο διαφορετικούς τύπους πολυσιλοξάνης, διαπιστώνεται ότι η πολυσιλοξάνη προσθήκης χαμηλού μοριακού βάρους οδηγεί την αποδέσμευση σε χαμηλότερα επίπεδα συγκριτικά με την αντίστοιχου μοριακού βάρους πολυσιλοξάνη συμπύκνωσης. Για τον in-vitro έλεγχο της βιοσυμβατότητας των υβριδικών συστημάτων πολυσιλοξάνης, πραγματοποιήθηκαν πειράματα εμβάπτισης σε διάλυμα προσομοίωσης των σωματικών υγρών, έτσι ώστε να προσδιοριστεί η δημιουργία υδροξυαπατίτη στην επιφάνεια του υλικού. Η εξέταση των δοκιμίων με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης σε συνδυασμό με στοιχειακή ανάλυση EDAX, έδειξε πυρήνες επιφανειακού υδροξυαπατίτη σε όλα τα εξεταζόμενα συστήματα της πολυσιλοξάνης ιδιαίτερα μετά από 40 ημέρες εμβάπτισης στο διάλυμα. Η παρατήρηση αυτή είναι σημαντική γιατί η δημιουργία στρώματος υδροξυαπατίτη ευνοεί τη διεπιφανειακή συγκόλληση προσθέσεων και εμφυτευμάτων από πολυσιλοξάνη με το περιβάλλον οστών και μαλακών ιστών. Τέλος, ο έλεγχος της βιωσιμότητας των κυττάρων (κυτταρική σειρά ινοβλαστών 3Τ3 και οστεοβλαστών MG 63) έγινε με την ποσοτικοποίηση των ενεργών μιτοχονδρίων στα μελετώμενα κύτταρα (MTT assay) και με τη μελέτη της μορφολογίας των κυττάρων μέσω ηλεκτρονικού και οπτικού μικροσκοπίου. Διαπιστώθηκε ότι η παρουσία όλων των εξεταζομένων μέσων ενίσχυσης οδηγεί στην αύξηση της βιωσιμότητας των κυττάρων, συγκριτικά με το περιβάλλον της μη ενισχυμένης πολυσιλοξάνης, με ταυτόχρονη ισχυρή κυτταρική πρόσδεση ιδιαίτερα σε καλλιέργειες κατά τις πρώτες 24 ώρες. Επίσης, έγινε συσχέτιση της βιωσιμότητας του τύπου των εξεταζομένων κυττάρων με τον τύπο του μέσου ενίσχυσης της πολυσιλοξάνης.Ως γενικό συμπέρασμα μπορεί να αναφερθεί πως η χρήση του κατάλληλου τύπου μοντμοριλλονίτη ως μέσου ενίσχυσης πολυσιλοξανών για βιοϊατρικές εφαρμογές μπορεί να προσφέρει σημαντικά αναβαθμισμένη θερμική σταθερότητα, υψηλές μηχανικές αντοχές αλλά και βιοσυμβατότητα κοντά στα επίπεδα άλλων βιοδραστικών μέσων (υδροξυαπατίτης και βιοδραστικό γυαλί). Το βιοδραστικό γυαλί αποτελεί μια καινούργια πρόταση για την τροποποίηση πολυσιλοξανών για βιοϊατρικές εφαρμογές, παρά το γεγονός ότι δεν αναβαθμίζει τη μηχανική συμπεριφορά τους προσδίδει βελτιωμένα χαρακτηριστικά βιοσυμβατότητας. Η πρωτοτυπία της παρούσας διατριβής στηρίζεται στα ακόλουθα στοιχεία: - Έγινε για πρώτη φορά εκτενής συγκριτική μελέτη, με συνδυασμό ρεολογικών, θερμικών και φασματοσκοπικών μεθόδων, της κινητικής της αντίδρασης βουλκανισμού για διάφορα νανοσύνθετα πολυσιλοξανών συμπύκνωσης και προσθήκης, ενώ ελήφθησαν δεδομένα για το σχεδιασμό και τον έλεγχο της αντίδρασης που συνδέεται με την πορεία μορφοποίησης των αντίστοιχων υβριδικών συστημάτων. - Έγινε συγκριτική μελέτη με σύνθετα άλλων βιοδραστικών κεραμικών, όπως με βιοδραστικό γυαλί, το οποίο εξετάσθηκε για πρώτη φορά ως μέσο τροποποίησης ελαστομερών πολυσιλοξάνης ενώ μέχρι τώρα είχε μελετηθεί ως μέσο τροποποίησης βιοαποικοδομήσιμων βιοϊατρικών πολυμερών. Εξετάσθηκαν διάφορες σχεδιαστικές παράμετροι, όσον αφορά τον τύπο της πολυσιλοξάνης και τα διάφορα μέσα ενίσχυσης, που ο συνδυασμός τους θα επιτρέψει κατά περίπτωση την κατασκευή αριστοποιημένων βιοϋλικών. -Πραγματοποιήθηκε εκτενής διερεύνηση της χρήσης νανοσυνθέτων μοντμοριλλονίτη, ως συστημάτων μήτρας για την αποδέσμευση υδρόφιλων φαρμακευτικών ουσιών με την προσαρμογή κατάλληλων μαθηματικών μοντέλων.- Εκτός από το χαρακτηρισμό της δομής και των θερμομηχανικών ιδιοτήτων νανοσυνθέτων πολυσιλοξανών με μοντοριλλονίτη, εξετάσθηκαν κρίσιμες ιδιότητες για τις βιοϊατρικές τους εφαρμογές, ιδίως ως εμφυτεύματα μαλακών ιστών, όπως η in-vitro μελέτη ανάπτυξης υδροξυαπατίτητη μετά από εμβάπτιση σε διάλυμα προσωμοίωσης σωματικών υγρών καθώς και ο έλεγχος της βιωσιμότητας ινοβλαστών και οστεοβλαστών. Οι τελευταίες ιδιότητες εξετάζονται για πρώτη φορά σε υβριδικά συστήματα πολυσιλοξανών με μοντμοριλλονίτη και βιοδραστικό γυαλί.