Magnesium is a biodegradable biomaterial that was tested and used, in vivo in humans, as early as in the twentieth century. However, because of the difficulty to regulate the fast degradation of those implants, causing considerable complications, the element was not used in musculoskeletal surgery anymore. In the last decade, a rediscovery of biodegradable implants made of magnesium alloys has been made. Magnesium alloys have turned out to be fully degradable and even have osteoinductive properties, causing an increase in bone mass. A lot of research is still needed to be able to safely use implants made of magnesium alloys in human patients. In this project, two different biomaterials (Modified BioGlass and Magnesium alloy WE43) were tested with L929 cells, to assess the cell viability using alamarBlue assay. The Modified BioGlass was tested in four different concentrations, 100 % BioGlass, 90 % BioGlass & 10 % Silver (Ag), 80 % BioGlass & 20 % Ag, 50 % BioGlass & 50 % Ag. Silver is an antibacterial element with bacteriostatic properties and is needed in bioactive materials to avoid infections when prosthetic implants are placed inside the body. The results showed an increase in viability as Ag was added to the BioGlass. Due to Ag being antibacterial, the Ag concentration should be limited for a higher viability, because a higher concentration of Ag would not only kill bacteria, but even harm cells. For further testing, it is suggested to test different concentrations of Ag between 20 % and 50 %. The Magnesium alloy WE43 was tested in nine different concentrations, 5, 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150 and 200 μg/ml. As the concentration increased from 5-200 μg/ml, the maximum decreasing of the viability was 55 %. This showed that the biomaterial is biocompatible as it is still over 50 %, if compared to the Modified BioGlass experiment, where the Bioglass would reach as low as 40 % in viability. For future analysis it would be suggested to work with higher concentrations to see a greater difference in viability and cytotoxicity. / Benremodellering är den naturliga processen för benbildning, genom att benvävnad förnyas eller repareras under människans livstid. Ibland kan komplexa tillstånd av bendefekter orsakade av t.ex. infektioner, skelettavvikelser eller tumörexcisioner kräva en stor mängd ny benbildning. Inerta biomaterial, som t.ex. rostfritt stål och titan har använts som ortopediska implantat för att stabilisera benfrakturer sedan 1900-talet. Ortopediska implantat gjorda av dessa material är dock inte biologiskt nedbrytbara och kommer så småningom att slitas ner i kroppen, vilket kan orsaka irritation och smärta för patienten. På grund av dessa instabila egenskaper, är det inte så ovanligt att patienter genomgår en andra operation för att ta bort, eller byta ut protesen. Magnesium är ett biologiskt nedbrytbart biomaterial som testades och användes, in vivo på människor redan under 1900-talet. På grund av svårigheten att reglera den snabba nedbrytningen av dessa implantat, vilket orsakade avsevärda komplikationer, slutade metallen användas vid muskuloskeletal kirurgi. Under det senaste decenniet har en återupptäckt av biologiskt nedbrytbara implantat gjorda av magnesiumlegeringar gjorts. Magnesiumlegeringar har visat sig vara helt nedbrytbara och har till och med osteoinduktiva egenskaper, vilket orsakar en ökning av benmassan. Det krävs fortfarande mycket forskning för att på ett säkert sätt kunna använda implantat gjorda av magnesiumlegeringar i mänskliga patienter i framtiden. I detta projekt testades två olika biomaterial, Modifierad BioGlass och Magnesiumlegering WE43 i direkt kontakt med L929-celler, för att bedöma cellviabiliteten med alamarBlue-analys. Modifierad BioGlass testades i fyra olika koncentrationer, 100 % BioGlass, 90 % BioGlass & 10 % Silver (Ag), 80 % BioGlass & 20 % Ag, 50 % BioGlass & 50 % Ag. Resultaten visade bland annat att 100 % BioGlass fungerar utmärkt på egen hand, eftersom biomaterialet visade en högre cellviabilitet, det vill säga ett större antal friska och levande celler, i jämförelse med cellerna utan något biomaterial. En anledning till detta är att BioGlass är biokompatibelt och känt för att främja celltillväxt. De andra kombinationerna med Ag visade en ökning i cellviabilitet som var högre i viabilitet i jämförelse med 100% BioGlass. Däremot är Ag ett antibakteriellt element med bakteriostatiska egenskaper, och därav bör Ag-koncentrationen begränsas, eftersom en högre koncentration av Ag inte bara skulle döda bakterier, utan även skada levande celler. Detta visades av 50/50-sammansättningen som innehöll för mycket Ag i kombination med Bioglass eftersom cellviabiliteten minskade som mest här, i jämförelse med alla andra koncentrationer. För framtida analys föreslås det att testa olika koncentrationer av Ag mellan 20 % och 50 %. Magnesiumlegering WE43 testades i nio olika koncentrationer, 5, 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150 och 200 μg/ml. Under detta experiment försökte vi finna olika koncentrationer av biomaterialet som kan användas för vidare testning. Genom att skapa en cytotoxicitetskurva fick vi även en uppfattning om vilka koncentrationer som man kan undvika att arbeta med. Cytotoxicitet är ett mått på hur mycket skada ett material eller element kan göra på levande organismer, såsom celler och vävnader. Resultaten visade att de första sex koncentrationerna från 5 µg/ml – 100 µg/ml var mycket stabila i förhållande till cellviabiliteten. Viabiliteten bland dessa koncentrationer hamnade aldrig under 85%, vilket kan betyda att dessa koncentrationer antingen var stabila att arbeta med, eller att koncentrationerna inte påverkade cellerna. När koncentrationen ökade från 5–200 μg/ml var den maximala minskningen av viabiliteten till 55%. För framtida analyser föreslås det att arbeta med högre koncentrationer för att se en större skillnad i viabilitet och cytotoxicitet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-530318 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Saiera, Hossain |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för läkemedelskemi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0033 seconds