Liverpool University

0 downloads 0 Views 146KB Size Report
Jul 21, 2015 - The effect of surface heterogeneity on wettability of porous three dimensional ... Biopolymers such as poly(3hydroxybutyric acid) (PHB) and ...
21/07/2015

Scopus ­ Print Document

Documents Zubairi, S.I.a  , Bismarck, A.b  , Mantalaris, A.b   The effect of surface heterogeneity on wettability of porous three dimensional (3­D) scaffolds of poly(3­ hydroxybutyric acid) (PHB) and poly(3­hydroxybutyric­co­3­hydroxyvaleric acid) (PHBV) (2015) Jurnal Teknologi, 75 (1), pp. 305­312.  a  School of Chemical Sciences and Food Technology, The National University of Malaysia, UKM, Bangi, Selangor Darul

Ehsan, Malaysia b  Department of Chemical Engineering, Imperial College London, South Kensington Campus, London, United Kingdom Abstract Biopolymers such as poly(3­hydroxybutyric acid) (PHB) and poly(3­hydroxybutyric­co­3­hydroxyvaleric acid) (PHBV) are preferred ingredients for the manufacture of materials especially in tissue engineering and regenerative medicine application because they are biocompatible, biodegradable and do not possess any environmental problems associated with their production, fabrication, use and disposal. For that reason, studies have been initiated to produce a 3­D biomimetic scaffolds with an improved thickness greater than 1 mm as an alternative material to synthetic polymers in tissue engineering application. The purpose of this study is to evaluate the physico­chemical surface properties of these polymeric 3­D structures and its corresponding thin films prior to be used as biomimetic materials. To measure the surface free energy (wettability), a Cassie­Baxter contact angle correction for heterogeneous wetting of two liquids (water and methylene iodide) were utilized. To verify its wettability, surface free energies were used to estimate the interfacial energy, work of adhesion and spreading coefficient. The results indicate that the calculated Cassie­Baxter contact angle correction method have proven to exhibit one dominant factor that cause a huge deviation from the true contact angles of its corresponding thin films which is surface heterogeneity. This material characteristic would possibly give a side effect (e.g., low cell attachment and proliferation) against cell­biomaterial affinity as highly hydrophobic material are most likely to be unfavorable for the absorption of essential extracellular matrix proteins (compounds that give a signal to cell to attach on the solid surface). © 2015 Penerbit UTM Press. All rights reserved. Author Keywords 3­D scaffolds;  Contact angle;  Hydrophilicity;  Hydrophobicity;  PHB;  PHBV;  Surface free energy References

Williams, D.F. (1999) The Williams Dictionary of Biomaterials, p. 36.  Liverpool, UK: Liverpool University Press Williams, S.F., Martin, D.P., Horowitz, D.M., Peoples, O.P. Pha applications: Addressing the price performance issue: I. Tissue engineering (1999) International Journal of Biological Macromolecules, 25 (1­3), pp. 111­121.  Widmer, M.S., Mikos, A.G. (1998) Fabrication of Biodegradable Polymer Scaffolds, in Frontiers in Tissue Engineering, pp. 107­120.  Elsevier Science Ltd: Oxford Boyan, B.D., Hummert, T.W., Dean, D.D., Schwartz, Z. Role of material surfaces in regulating bone and cartilage cell response (1996) Biomaterials, 17 (2), pp. 137­146.  McClary, K.B., Ugarova, T., Grainger, D.W. Modulating fibroblast adhesion, spreading, and proliferation using self­assembled

http://www.scopus.com/citation/print.url?origin=recordpage&sid=&src=s&stateKey=OFD_602428301&eid=2­s2.0­84933521081&sort=&linkClicked=&view=Ci…

1/3

21/07/2015

Scopus ­ Print Document

Modulating fibroblast adhesion, spreading, and proliferation using self­assembled monolayer films of alkylthiolates on gold (2000) Journal of Biomedical Materials Research, 50 (3), pp. 428­439.  Quirk, R.A., Chan, W.C., Davies, M.C., Tendler, S.J.B., Shakesheff, K.M. Poly(l­lysine)­grgds as a biomimetic surface modifier for poly(lactic acid) (2001) Biomaterials, 22 (8), pp. 865­872.  Chu, P.K., Chen, J.Y., Wang, L.P., Huang, N. Plasma­surface modification of biomaterials (2002) Materials Science and Engineering: R: Reports, 36 (5­6), pp. 143­206.  Marmur, A. Wetting on hydrophobic rough surfaces: To be heterogeneous or not to be? (2003) Langmuir, 19 (20), pp. 8343­8348.  Vogler, E.A. Structure and reactivity of water at biomaterial surfaces (1998) Advances in Colloid and Interface Science, 74 (1­3), pp. 69­117.  Wolansky, G., Marmur, A. The actual contact angle on a heterogeneous rough surface in three dimensions (1998) Langmuir, 14 (18), pp. 5292­5297.  Zubairi, S.I. Porous three dimensional (3­d) scaffolds of poly(3­hydroxybutyric acid) (phb) and poly(3­hydroxybutyric­co­3­hydroxyvaleric acid) (phbv): Determination of salt leaching efficiency of solvent casting particulate leaching (scpl) process (2014) Adv. Environ. Biol, 8 (10), pp. 925­932.  Wenzel, R.N. Surface roughness and contact angle (1949) The Journal of Physical and Colloid Chemistry, 53 (9), pp. 1466­1467.  Hsieh, C.T., Chen, J.M., Kuo, R.R., Lin, T.S., Wu, C.F. Influence of surface roughness on water­ and oil­repellent surfaces coated with nanoparticles (2005) Applied Surface Science, 240 (1­4), pp. 318­326.  Safinia, L., Mantalaris, A., Bismarck, A. Nondestructive technique for the characterization of the pore size distribution of soft porous constructs for tissue engineering (2006) Langmuir, 22 (7), pp. 3235­3242.  Li, J., Favis, B.D. Characterizing co­continuous high density polyethylene/polystyrene blends (2001) Polymer, 42 (11), pp. 5047­5053.  Han, T.Y., Shr, J.F., Wu, C.F., Hsieh, C.T. A modified wenzel model for hydrophobic behavior of nanostructured surfaces (2007) Thin Solid Films, 515 (11), pp. 4666­4669.  Oh, S.H., Kang, S.G., Kim, E.S., Cho, S.H., Lee, J.H.

http://www.scopus.com/citation/print.url?origin=recordpage&sid=&src=s&stateKey=OFD_602428301&eid=2­s2.0­84933521081&sort=&linkClicked=&view=Ci…

2/3

21/07/2015

Scopus ­ Print Document

Oh, S.H., Kang, S.G., Kim, E.S., Cho, S.H., Lee, J.H. Fabrication and characterization of hydrophilic poly(lactic­co­glycolic acid)/poly(vinyl alcohol) blend cell scaffolds by melt­molding particulate­leaching method (2003) Biomaterials, 24 (22), pp. 4011­4021.  Safinia, L., Datan, N., Höhse, M., Mantalaris, A., Bismarck, A. Towards a methodology for the effective surface modification of porous polymer scaffolds (2005) Biomaterials, 26 (36), pp. 7537­7547.  Van Oss, C.J. Hydrophobicity of biosurfaces­origin, quantitative determination and interaction energies (1995) Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 5 (3­4), pp. 91­110.  Brian, S.M. (2004) An Introduction to Materials Engineering and Science for Chemical and Materials Engineers,  1st Edition: Wiley Blackwell Blanco, T.M., Mantalaris, A., Bismarck, A., Panoskaltsis, N. The development of a three­dimensional scaffold for ex vivo biomimicry of human acute myeloid leukaemia (2009) Biomaterials, 31 (8), pp. 2243­2251.  Goddard, J.M., Hotchkiss, J.H. Polymer surface modification for the attachment of bioactive compounds (2007) Progress in Polymer Science, 32 (7), pp. 698­725.  Ma, Z., Mao, Z., Gao, C. Surface modification and property analysis of biomedical polymers used for tissue engineering (2007) Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 60 (2), pp. 137­157.  Luangpirom, N., Dechabumphen, N., Saiwan, C., Scamehorn, J. Contact angle of surfactant solutions on precipitated surfactant surfaces (2001) Journal of Surfactants and Detergents, 4 (4), pp. 367­373.  Document Type: Article Source: Scopus About Scopus What is Scopus Content coverage About Elsevier About Elsevier Terms and Conditions Privacy Policy

Customer Service Help and Contact Live chat

Copyright © 2015 Elsevier B.V. All rights reserved. Scopus® is a registered trademark of Elsevier B.V.Cookies are set by this site.To decline them or learn more,visit our  Cookies page.

http://www.scopus.com/citation/print.url?origin=recordpage&sid=&src=s&stateKey=OFD_602428301&eid=2­s2.0­84933521081&sort=&linkClicked=&view=Ci…

3/3