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Enregistrement W3206081625 · doi:10.32920/ryerson.14653074.v1

Different Approaches to the Synthesis and Applications of Biomedical and Pharmaceutical Smart Biomaterials

2021· preprint· en· W3206081625 sur OpenAlexaff
Mohamed Mahmoud Khattab

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueAdvanced Cellulose Research Studies
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNanocarriersChemistryPaclitaxelDrugDrug deliveryPharmacologyNanotechnologyMaterials scienceOrganic chemistryMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In this study, two strategies were used to functionalize cellulose nanowhiskers. Firstly, by grafting its surface with β-cyclodextrin (βCD) for developing drug-nanocarrier. Secondly, by conjugating short polymer segments to its surface for reinforcing Poly(Ɛ-Caprolactone) (PCL), in order to develop nanocomposites with promoted properties suitable for regenerative medicine. In addition, the production and recovery of biodegradable bioplastics poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB)) from agro-industrial residues of hemp hurd biomass was also examined. In the first part, a drug-nanocarrier system based on βCD-grafted bacterial cellulose nanowhisker (BCNC-g-βCD) was developed as a prolonged drug release nanocarrier. Antibiotic Ciprofloxacin (CIP) and anticancer drugs; Doxorubicin (DOX) and Paclitaxel (PTX) were conjugated to BCNC-g-βCD as model drugs to form the drug-nanocarrier (BCNC-g-βCD-drug). Compared with un-grafted BCNC, the developed drug-nanocarrier showed significant increase in drug payloads from 495 ±4 to 810 ±7 µg/mg along with radical improvement in the drug release profiles. Initial burst releases was reduced significantly and prolonged and sustained release for (74.5–90%) of drug payload over 4–5.5 days were observed. In addition, an improved drug release performances were pragmatic in acidic pH of 6.4 that mimicked extracellular tumor cells. In vitro drug release data pointed to zero-order kinetic model with estimated zero-order release constants (K0) of 0.68, 0.74, and 0.79 µg drug/h (at pH 6.4, 37°C) for BCNC-g-βCD-CIP, BCNC-g-βCD-DOX and BCNC-g-βCD-PTX nanosystems, respectively. In the second part, the functionalized bacterial cellulose nanowhisker (BCNW-g-βCD-PCL2000) was synthesized. Reinforcing PCL matrix with 4 wt% of the functionalized nanowhisker resulted in bionanocomposite with promoted bulk properties. Compared to neat PCL, the obtained bionanocomposite showed 115% and 51% improvements in tensile strength and Young’s modulus, respectively; 20% increase in hydrophilicity; 7% increase in degradation rate; and 6% decrease in crystallinity. Gas foaming/combined particulate leaching technique is used to develop highly porous strutures having porosity of 86-95% and interconnected macropores with mean pore diameters of 250-420 µm. Porous scaffolds showed compression moduli values of 5.3-9.1 MPa in the range of cancellous bones. In the third part a dual-function PCL scaffold was fabricated. The envisioned drug-laden scaffold would provide adequate structural and mechanical supports for the newly regenerated tissues and simultaneously serve as localized drug delivery system. In this context, reinforced PCL with 4 wt% of BCNW-g-βCD-PCL2000 and 25 wt% of doxorubicin anticancer drug resulted in drugladen bionanocomposite of combined promoted bulk properties. Improvements of 165% and 107% in tensile strength and Young’s modulus, respectively; 31% in hydrophilicity; 10% in degradation rate; and 8°C increases in thermal stability. The obtained drug-laden porous scaffolds showed compressive moduli in the range of 7.2-12.3 MPa. In vitro drug releases fit the first-order release mechanism and occurred in a diffusion-controlled and sustained manner 60 days without obvious burst releases. The scaffolds will ultimately minimize systemic toxicities of drugs, lessen the number of dosing, and diminish the need for removal procedure. The forth study described prospective trials for greener production and extraction of the biodegradable bioplastics poly(3-hydroxybutyrate) P(3HB) from agro-industrial residues of hemp hurd biomass. Results showed that maximum hydrolysis yield of 72.4% was achieved by alkali pretreatment with 2% NaOH at 135°C for 60 min along with two-step enzymatic hydrolysis and ultrasonication. Total hydrolysate sugar concentration of 53.0 g/L was obtained. Under optimum conditions, total P(3HB) production of 13.4 g/L was achieved within 80 h of fermentation. Ultrasonic-assisted sodium dodecyl sulfate (SDS) has showed effectiveness as economic recovery method. It recovered bioplastics directly from the broth cell concentrate with P(3HB) content of 92%. Number average molecular weights (Mn) of recovered bioplastics were in the range of 150–270 kDa with polydispersity index (Mw/Mn) of 2.1–2.4.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,143
Tête enseignante GPT0,349
Écart entre enseignants0,206 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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