Bioglass® Coatings on Biodegradable Poly(3‐hydroxybutyrate) (P3HB) Meshes for Tissue Engineering Scaffolds

Osteoconduction and non-toxic bioresorbability can be achieved by combining Bioglass® particles and Poly (3-hydroxybutyrate) (P3HB) fibre meshes in novel composites for tissue engineering scaffolds. Bioglass® coatings readily induce hydroxyapatite (HA) formation on fibre surfaces in vitro, while biodegradable P3HB yields non toxic degradation products. In the present investigation, P3HB meshes were used, which were generated by means of an embroidery technology on the basis of yarns with 12 and 24 filaments with diameters of ∼ 30 μm. Bioglass® particles of average particle size < 5 μm were used to produce coatings on P3HB meshes by slurry dipping. By varying the concentration of Bioglass® particles in aqueous slurry, coating thickness and homogeneity could be controlled. Optimally coated meshes were incubated in simulated body fluid (SBF) for 3, 7, 14, and 21 days to detect formation of HA, as a qualitative assessment of bioactivity. Scanning electron microscopy (SEM) observations coupled with X-ray diffraction analyses revealed the presence of HA crystals on mesh surfaces following 3 days of incubation in SBF. The amount of HA crystals was shown to increase with incubation time in SBF. Minimal polymer degradation was seen after 21 days in SBF, suggesting a suitable time frame for tissue replacement. The novel Bioglass® /P3HB composite meshes developed here are potential materials for bone tissue engineering scaffold applications. Bioglass®-Beschichtungen auf bioloslichem Textilmaterial auf Basis von poly(3-hydroxybuttersaure) (P3HB) als Scaffolds fur Tissue-Engineering Osteoinduktion und nicht-toxische Bioloslichkeit kann durch die Kombinierung von Bioglass®-Teilchen und poly(3-hydroxybuttersaure) (P3HB)-Textilmaterial erreicht werden, um so neuartige Verbundwerkstoffe als Scaffolds fur Tissue-Engineering herzustellen. Bioglass®-Beschichtungen ermoglichen die Bildung von Hydroxylapatit (HA) auf der Oberflache der Fasern in vitro, wahrend das biolosliche P3HB resorbiert wird, ohne giftige Stoffe freizugeben. In dieser Studie wurden P3HB-Textilmaterialien benutzt, die mittels Stricktechnologie hergestellt wurden, mit Faden bestehend aus 12 and 24 Filamenten mit einem Durchmesser von ∼ 30 μm. Bioglass®-Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von < 5μm wurden verwendet, um die P3HB Textilmaterialien mittels Tauchverfahren zu beschichten. Durch Variierung der Konzentration der Bioglass®-Teilchen in der wassrigen Losung konnte die Bioglass®-Schichtdicke und –homogenitat kontrolliert werden. Die optimierten Proben wurden fur 3, 7, 14 und 21 Tage in simulierte Korperflussigkeit (SBF) eingetaucht, um die Bildung von HA zu bestatigen, was als qualitativer Test der Bioaktivitat eines Materials benutzt werden kann. REM-Untersuchungen und Rontgenbeugungsanalyse (XRD) konnten die Bildung von HA-Kristallen auf der Oberflache des Textilmaterials nach 3 Tagen in SBF bestatigen. Die Menge der HA-Kristalle nahm mit zunehmender Zeit in SBF zu. Der Beginn von Polymerdegradierung konnte nach 21 Tagen in SBF nicht festgestellt werden, was darauf hinweist, dass die neuartigen Verbundwerkstoffe eine angemessene Loslichkeitzeit in SBF besitzen. Die neuartigen Bioglass® /P3HB Verbundwerkstoffe haben Potential als Konstrukte fur Anwendungen in Tissue- Engineering von Hartgewebe.