Προετοιμασία και αξιολόγηση 3D-εκτυπωμένων περιοδοντικών ικριωμάτων ινδομεθακίνης
Creators: name: Παντάζος, Ιωάννης Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Τρισδιάστατη Εκτύπωση
Τεχνολογία Εναπόθεσης Τήγματος
Αναγέννηση Οστού
Περιοδοντικά Ικριώματα Ινδομεθακίνης
3D printing
Fused Deposition Model
Bone regeneration
Periodontal Indomethacin Scaffolds

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η προετοιμασία, μέσω της τεχνολογίας τρισδιάστατης (3 dimensional, 3D) εκτύπωσης εναπόθεσης τήγματος (FDM), ενός εξατομικευμένου ικριώματος που περιέχει Ινδομεθακίνη (IND), κατασκευασμένο από σύνθετο νήμα πολυκαπρολατόνης-πολυαιθυλενογλυκόλης και υδροξυαπατίτη, PCL-PEG- HA, για περιοδοντική χρήση. Στόχο του ικριώματος δεν αποτελεί μόνο η θεραπεία του οστικού ελαττώματος του ασθενή λόγω εξαγωγής δοντιού εξαιτίας περιοδοντίτιδας αλλά και η πρόληψη μόλυνσης αυτής της περιοχής. Συνεπώς, αρχικά, παρασκευάστηκαν τα νήματα PCL-PEG-HA με αναλογία ΗΑ σταθερή και ίση με 4%w/w και περιεκτικότητα PEG 5, 10 και 20% w/w, μέσω εξώθησης θερμού τήγματος (HME). Στη συνέχεια, μέσω της FDM 3D εκτύπωσης χρησιμοποιώντας τα νήματα (FILs) αυτά ως πρώτη ύλη, παρασκευάστηκαν τα ικριώματα (SCs). Η ίδια μέθοδος ακολουθήθηκε για την ανάπτυξη των συστημάτων που περιέχουν φαρμακευτική ουσία, με περιεκτικότητα IND ίση με 5, 10 ή 20 % w/w. Όλα τα συστήματα (PMs, FILs, SCs) αξιολογήθηκαν ως προς τις θερμοφυσικές τους ιδιότητες (TGA, HSM, DSC) την στερεά τους κατάσταση και τις αναπτυσσόμενες μοριακές αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους (XRD, ATR-FTIR), τα in vitro προφίλ απελευθέρωσης της δραστικής ουσίας και τέλος τη σταθερότητα της φυσικής κατάστασης κατά την αποθήκευση του για χρονικό διάστημα 3 μηνών (3Μ). Στα FILs και SCs των συστημάτων χωρίς IND αποδείχθηκε ο σχηματισμός μοριακών αλληλεπιδράσεων, κυρίως δεσμών υδρογόνου, μεταξύ των συστατικών. Όσον αφορά τα συστήματα με IND, τα αποτελέσματα έδειξαν ικανοποιητικό εγκλωβισμό της φαρμακευτικής ουσίας (~60% για συστήματα με 10% και 20% w/w IND και &gt; 95% για συστήματα με 5% IND ), ενώ αποδείχθηκε η άμορφη διασπορά της IND σε όλα τα FILs και SCs, ανεξάρτητα από την περιεκτικότητα της PEG. Επιπλέον, η ανάλυση ATR-FTIR απέδειξε την δημιουργία ισχυρών μοριακών αλληλεπιδράσεων (κυρίως δεσμών υδρογόνου). Οι in vitro μελέτες απελευθέρωσης έδειξαν προφίλ παρατεταμένης απελευθέρωσης για όλα τα SCs με IND, με αυτά με περιεκτικότητα PEG ίση με 20% να έχουν ταχύτερη και πιο ομοιόμορφη απελευθέρωση συγκριτικά με τα αντίστοιχα συστήματα με 10 % w/w PEG στα οποία η αύξηση της περιεκτικότητας της IND οδήγησε σε σημαντική αύξηση του χρόνου απελευθέρωσης της. Τέλος, όσον αφορά τη σταθερότητα, όλα τα συστήματα χωρίς IND παρέμειναν σταθερά μετά από 3 μήνες αποθήκευσης (25oC και 65% RH) και σε όλα τα SCs η IND παρέμεινε πλήρως άμορφη ακόμη και μετά από 3 μήνες αποθήκευσης.
description: The present study was aiming in the preparation, through 3-dimensional (3D) fused deposition printing (FDM) technology, of a personalized scaffold containing Indomethacin (IND), made of a composite filament of polycaprolatone-polyethylene glycol and hydroxyapatite, PCL-PEG-HA, for periodontal use. The goal of the scaffold is not only the treatment of the patient's bone defect due to tooth extraction due to periodontitis but also the prevention of infection in the specific area. Therefore, initially, the PCL-PEG-HA filaments were prepared with HA ratio constant and equal to 4%w/w and PEG content of 5, 10 and 20% w/w, by hot melt extrusion (HME). Then, through FDM 3D printing using these filaments (FIL) as raw material, the scaffolds (SCs) were prepared. The same method was followed for the development of the drug-containing systems, with an IND content equal to 5, 10 or 20 % w/w. All systems (PMs, FILs, SCs) were evaluated for their thermophysical properties (TGA, HSM, DSC), their solid state and the developing of molecular interactions between them (XRD, ATR-FTIR), the in vitro release profiles of the active substance and their stability during storage for a period of 3 months (3M). In the FILs and SCs of the systems without IND, the formation of molecular interactions, mainly hydrogen bonds, between the components was demonstrated. Regarding the systems with IND, the results showed a satisfactory entrapment of the drug substance (~60% for systems with 10% and 20% w/w IND and &gt; 95% for systems with 5% IND), while the amorphous dispersion of the IND was demonstrated in all FILs and SCs, regardless of PEG content. In addition, ATR-FTIR analysis demonstrated the formation of strong molecular interactions (mainly hydrogen bonds). In vitro release studies showed a sustained release profile for all SCs with IND, with those with 20% PEG content having a more uniform and faster release compared to the corresponding systems with 10% w/w PEG, in which increasing the IND content led to an important increase in the release time of IND. Finally, regarding stability, all systems without IND remained stable after 3 months of storage (25oC and 65% RH) and in all SCs IND remained fully amorphous even after 3 months of storage.