Karakterizacija sintetičkih dentalnih koštanih nadomjestaka spektroskopijom elektronske paramagnetske rezonancije nakon sterilizacije

doctoral thesis

• Title (english): Characterization of dental synthetic bone substitutes with electron paramagnetic resonance spectroscopy after sterilization
• Author: Timor Grego
• Mentor: Nadica Maltar-Strmečki (mentor)
• Committee member: Miroslav Požek (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Robert Vianello (član povjerenstva)
• Committee member: Tomislav Bokulić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Physics); Zagreb
• Defense date and country: 2023-11-29, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Physics
• Universal decimal classification (UDC): 53 - Physics

Abstract

Sintetički kalcijevi fosfati i sulfati koriste se u dentalnoj medicini pri liječenju koštanih oštećenja, a prije uporabe se steriliziraju gama zračenjem. Promjene u strukturi i sastavu istraživanih materijala nakon sterilizacije i izlaganja modelnim medijima (fiziološka otopina, umjetna slina, simulirana tjelesna tekućina) praćene su osnovnim metodama karakterizacije: difrakcijom rendgenskih zraka na prahu (PXRD), termogravimetrijskim analizama (TGA) i infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom (FTIR). Kao glavna metoda istraživanja korištena je metoda elektronske paramagnetske rezonancije (EPR) čija je prednost u osjetljivosti na paramagnetske tvari ugrađene prilikom sinteze i na zračenjem inducirane radikale. Istraživani su hidrati kalcijevog sulfata (CS): kalcijev sulfat dihidrat (CSDH) i kalcijev sulfat hemihidrat (CSHH) te kalcijevi fosfati: hidroksiapatit (HAP) i magnezijem supstituirani hidroksiapatit (Mg-HAP). Pokazano je da izlaganje CS fiziološkoj otopini i umjetnoj slini ima znatan utjecaj na koncentracije radikala u oba hidrata. EPR spektroskopijom su praćene promjene u strukturi HAP-a i Mg-HAP-a nakon zračenja i uranjanja u simuliranu tjelesnu tekućinu i fiziološku otopinu. Snimljeni su i EPR spektri uzoraka inkubirani 2 h na temperaturama do 373 K. Rezultati su potvrdili da zračenje ne uzrokuje promjene u sastavu ili strukturi na ispitivanim kalcijevim fosfatima. Smanjenje intenziteta ili potpuni nestanak EPR signala radikala nakon izlaganja modelnim medijima bio je popraćen nestankom ostalih faza nastalih kao nusproizvod tijekom sinteze uzoraka, što je potvrđeno PXRD i FTIR analizom. Uzorci su sterilizirani i hladnom plazmom, no metoda nije dovoljno istražena i standardizirana da bi se mogla usporediti s učinkovitosti sterilizacije zračenjem.

Abstract (english)

Synthetic calcium phosphate and sulphate ceramics in different shapes (pastes, powders,
granules, etc.) have gained acceptance for various dental applications such as fillers for
periodontal defects. Due to their resorption in the body and direct contact with tissues, they are
usually sterilized by gamma irradiation to inactivate bacteria, fungal spores and viruses. During
sterilization, there may be changes in the properties of the materials used. Therefore, the aim of
this research is to contribute improving the quality of materials, that must be sterile, of high
quality, effective and reliable before entering the oral cavity. Calcium sulfate (CS) hydrates,
calcium sulfate dihydrate (CSDH), calcium sulfate hemihydrate (CSHH) are a reasonable
alternative to autogenous dental bone graft and are used as a bone filler or to treat of bone
defects. Calcium phosphates (CaP) are the most commonly used bioceramics for the
regeneration of various bone tissues. In this dissertation, unsubstituted hydroxyapatite - HAP
and magnesium-substituted hydroxyapatite Mg-HAP were investigated. According to the
literature review, this is the first study on the influence of saline and artificial saliva on the
concentration of gamma-induced radicals in dental bone substitutes based on calcium sulfate.

• Keywords: elektronska paramagnetska rezonancija; sterilizacija; gama zračenje; RF plazma; sintetički koštani nadomjesci; kalcijevi sulfati; kalcijevi fosfati; ionski supstituirani hidroksiapatit; umjetna slina; simulirana tjelesna tekućina; fiziološka otopina
• Keywords (english): electron paramagnetic resonance; sterilization; gamma irradiation; RF plasma; synthetic bone substitutes; calcium sulfate; calcium phosphate; ion substituted hydroxyapatite; artificial saliva; simulated body fluid; saline solution
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:207166
• Promotion: 2024
• Project: Number: IP-2018-01-1493; Title: Mehanizmi nastajanja kalcijevih fosfata na anorganskim nanomaterijalima. Biomimetski put priprave multifunkcionalnih kompozita za regeneraciju čvrstih tkiva; Acronym: CaPBiomimNanocomp; Leader: Maja Dutour Sikirić; Jurisdiction: Croatia; Funder: HRZZ; Funding stream: IP
• Study programme: Title: Doctoral study; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti u području prirodnih znanosti (doktor/doktorica znanosti u području prirodnih znanosti)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2024-02-15 13:45:29