Engineering a multi-biofunctional composite using poly(ethylenimine) decorated graphene oxide for bone tissue regeneration

Toward preparing strong multi-biofunctional materials, poly(ethylenimine) (PEI) conjugated graphene oxide (GO_PEI) was synthesized using poly(acrylic acid) (PAA) as a spacer and incorporated in poly( e-caprolactone) (PCL) at different fractions. GO_PEI significantly promoted the proliferation and formation of focal adhesions in human mesenchymal stem cells (hMSCs) on PCL. GO_PEI was highly potent in inducing stem cell osteogenesis leading to near doubling of alkaline phosphatase expression and mineralization over neat PCL with 5% filler content and was approximate to 50% better than GO. Remarkably, 5% GO_ PEI was as potent as soluble osteoinductive factors. Increased adsorption of osteogenic factors due to the amine and oxygen containing functional groups on GO_ PEI augment stem cell differentiation. GO_ PEI was also highly efficient in imparting bactericidal activity with 85% reduction in counts of E. coli colonies compared to neat PCL at 5% filler content and was more than twice as efficient as GO. This may be attributed to the synergistic effect of the sharp edges of the particles along with the presence of the different chemical moieties. Thus, GO_ PEI based polymer composites can be utilized to prepare bioactive resorbable biomaterials as an alternative to using labile biomolecules for fabricating orthopedic devices for fracture fixation and tissue engineering.

High resolution cortical bone thickness measurement from clinical CT data.

The distribution of cortical bone in the proximal femur is believed to be a critical component in determining fracture resistance. Current CT technology is limited in its ability to measure cortical thickness, especially in the sub-millimetre range which lies within the point spread function of today's clinical scanners. In this paper, we present a novel technique that is capable of producing unbiased thickness estimates down to 0.3mm. The technique relies on a mathematical model of the anatomy and the imaging system, which is fitted to the data at a large number of sites around the proximal femur, producing around 17,000 independent thickness estimates per specimen. In a series of experiments on 16 cadaveric femurs, estimation errors were measured as -0.01+/-0.58mm (mean+/-1std.dev.) for cortical thicknesses in the range 0.3-4mm. This compares with 0.25+/-0.69mm for simple thresholding and 0.90+/-0.92mm for a variant of the 50% relative threshold method. In the clinically relevant sub-millimetre range, thresholding increasingly fails to detect the cortex at all, whereas the new technique continues to perform well. The many cortical thickness estimates can be displayed as a colour map painted onto the femoral surface. Computation of the surfaces and colour maps is largely automatic, requiring around 15min on a modest laptop computer.

Study on Microstructure and Nanomechanics Properties of Antibacterial Bone China

Fracture appearance, surface and nanomechanics properties of antibacterial ceramics contairing rare earth phosphate composite antibacterial materials were characterized and measured by SEM, AFM and Nanoindenter, respectively. Results show that grain of fracture surface of antibacterial ceramics grows uniform refinement topography of bubble break-up appears at the surface, which is flat and has liquid character, by adding the phosphate composite containing rare earth, nevertheless needle-like crystal and granular outgrowth form at fracture surface and surface of common ceramics, respectively. Young's modulus of antibacterial ceramic film is 74. 397 GPa and hardness is 8. 134 GPa, which increses by 4.4﹪ and 1.6﹪ comparing with common ceramics, respectively. Loading curves of two kind of ceramics have obvious nonlinear character under 700 nm and linear character between 700 ～ 1000 nm, and unloading curve have obvious linear character.

Targeted regeneration of bone in the osteoporotic human femur

We have recently developed image processing techniques for measuring the cortical thicknesses of skeletal structures in vivo, with resolution surpassing that of the underlying computed tomography system. The resulting thickness maps can be analysed across cohorts by statistical parametric mapping. Applying these methods to the proximal femurs of osteoporotic women, we discover targeted and apparently synergistic effects of pharmaceutical osteoporosis therapy and habitual mechanical load in enhancing bone thickness. © 2011 Poole et al.

Evaluacion de alternativas quimicas y botanicas para el manejo del acaro blanco (Poliphagotarsonemus latus, Bank) en chiltoma (Capsicum annum L.) Tisma, Masaya

El ácaro blanco ( Poliphagotarsonemus latus, Bank) se ha convertido en un severo proble ma fitosanitario y socioeconómico para los productores de chiltoma ( Capsicum annum L.) del municipio de Tisma, Masaya. Esta plaga ha provocado grandes e importantes pérdidas económicas al reducir los rendimientos hasta en un 90%, disminuyendo así la calid ad y aumentando los costos de producción de la chiltoma. Ante la problemática existente en el municipio de Tisma y con el objetivo de encontrar una solución, se realizó un estudio en el periodo comprendido entre el mes de Agosto del 2007 a Enero del 2008, donde se evaluaron cuatro alternativas químicas y una botánica para el manejo del acaro blanco. Las alternativas evaluadas fueron: Oberón, Caldo sulfacálcico, Nim, Azufre y Vertimec en comparación con el testigo (aplicación de agua). Las variables evaluada s en el estudio fueron: Identificación del acaro blanco y sus daños en las plantas de chiltoma, Acaro blanco ( Poliphagotarsonemus latus, Bank ) por planta, Incidencia y Severidad del daño de acaro blanco, rendimiento en (kg ha - 1 ), altura de la planta (cm). Para decidir el momento de las aplicaciones de los productos se realizaron monitoreos semanales con una lupa de 16x tomando como nivel crítico un acaro por hoja tierna. Los resultados obtenidos en el estudio indican que el tratamiento Oberón fue el que pr esentó las poblaciones más bajas del acaro blanco, además de ser el más efectivo en el manejo, ya que las plantas tratadas con este producto presentaron el porcentaje de severidad más bajo en comparación con los demás tratamientos en estudio. El análisis e conómico realizado en este estudio determinó que el tratamiento Oberón fue el que presentó el mayor rendimiento, menor costo variable y fue el que obtuvo el mayor beneficio neto en comparación con los demás tratamientos en estudio

Evaluación de alternativas botánicas y químicas para el manejo del acaro blanco (Poliphagotarsonemus latus, Bank)(Acarina: Tarsonemidae) e insectos plagas en el cultivo de chiltoma (Capsicum annuum L.) Tisma, Masaya

El ácaro blanco (Poliphagotarsonemus latus , Bank), es uno de los problemas fitosanitarios más severos para los productores de chiltoma ( Capsicum annuum , L.) en el municipio de Tisma, Masaya. Esta plaga ha provocado importantes pérdidas económicas, disminuyendo así la calidad de los frutos y aumentando los costos de producción. En vista de este problema en el municipio de Tisma, se realizó un estudio en el periodo comprendido entre los meses de Septiembre a Diciembre del año 2009, donde se evaluaron algunas alternativas botánicas y químicas para el manejo del acaro blanco. Las alternativas evaluadas fueron: Oberon, Chile+Ajo+Jabón, Rienda, Vertimec, Sulfato de Amonio. Los resultados obtenidos en el estudio indican que el tratamiento Rienda fue el tratamiento con mejor control en el manejo del acaro blanco (39%) comparado con el testigo, ya que las plantas tratadas con este producto presentaron el menor número de ácaros por planta (2.73), menor porcentaje de incidencia (33%) y severidad (19%) en comparación con los demás tratamientos evaluados. Los tratamientos que obtuvieron los mejores rendimientos en k/Ha fueron Vertimec con (12237) y Oberon con (10944), Sulfato de Amonio obtuvo (9353). En el análisis de tasa de retorno marginal el tratamiento Vertimec es el que obtuvo mejor resultado con 659.53%.

Evaluación de productos botánicos y químicos para el manejo del acaro blanco (Poliphagotarsonemus latus, Bank) y otras plagas claves en el cultivo de chiltoma (Capsicum annuum L.) y su efecto en los enemigos naturales en Tisma, Masaya

El ácaro blanco ( Poliphagotarsonemus latus , Bank), es uno de los problemas fitosanitarios más severos para los productores de chiltoma ( Capsicum annuum , L.) en el municipio de Tisma, Masaya. Esta plaga ha ocasionado importantes pérdidas económicas, ya que reduce los rendimientos, disminuyendo así la calidad de los frutos y aumenta los costos de producción. En vista de este problema en el municipio de Tisma, se realizó un estudio con en el objetivo de evaluar productos botánicos y químicos para el manejo del ácaro blanco en chiltoma en el período comprendido entre los meses de Julio a Octubre del año 2009, donde se evaluaron algunos productos botánicos y químicos para el manejo del ácaro blanco. Los productos evaluados fueron: Chile + Jabón, Oberón, Neem, Vertimec, Ajo + jabón en comparación con el Testigo. Las variables evaluadas fueron: Fluctuación poblacional del ácaro blanco , Incidencia y Severidad de daño de ácaro por planta, rendimiento (Kg/ha-1) y fluctuación poblacional de organismos plagas y benéficos asociados al cultivo de la chiltoma como: Mosca blanca ( Bemisia tabaci), Áfidos (Aphis gossypii ), Minador de la hoja ( Liriomyza sp ), Mariquitas ( Coccinella sp ), Hormigas ( Atta sp ) y Arañas. Los resultados obtenidos en el estudio indican que el tratamiento Oberón presento la menor fluctuación poblacional de ácaro blanco seguido por los tratamientos Vertimec y Chile + jabón, el tratamiento Oberón fue el tratamiento con menor incidencia y severidad del daño de ácaro. El análisis económico realizado en este estudio determinó que el tratamiento Oberón fue el que presentó el mayor rendimiento y obtuvo el mayor beneficio neto, por el contrario el tratamiento que presentó los mayores costos variables fue el tratamiento Vertimec, seguido por el Neem. Además en este estudio se muestrearon las fluctuaciones poblacionales de otros organismos plagas y benéficos relacionados al cultivo de la chiltoma, donde resultados de este estudio demuestran que los productos utilizados para el manejo del ácaro blanco no tienen ningún efecto en las poblaciones de estos insectos.

Effective elastic modulus of bone-like hierarchical materials

A shear-lag model is used to study the mechanical properties of bone-like hierarchical materials. The relationship between the overall effective modulus and the number of hierarchy level is obtained. The result is compared with that based on the tension-shear chain model and finite element simulation, respectively. It is shown that all three models can be used to describe the mechanical behavior of the hierarchical material when the number of hierarchy levels is small. By increasing the number of hierarchy level, the shear-lag result is consistent with the finite element result. However the tension-shear chain model leads to an opposite trend. The transition point position depends on the fraction of hard phase, aspect ratio and modulus ratio of hard phase to soft phase. Further discussion is performed on the flaw tolerance size and strength of hierarchical materials based on the shear-lag analysis.

Plaguicidas botánicos y químicos para el control del ácaro blanco (Polyphagotarsonemus latus Bank) (Acarina: Tarsonemidae) en chiltoma (Capsicum annuum L.), Tisma, Masaya

El ácaro blanco (Polyphagotarsonemus latus Bank), es uno de los problemas fitosanitarios más severos para los productores de chiltoma (Capsicum annuum L.) en el municipio de Tisma, Masaya.Esta plaga ha ocasionado importantes pérdidas económicas, ya que reduce los rendimientos, disminuye la calidad de los frutos y aumenta los costos de producción. Por esta razón, en el municipio de Tisma, se realizó este estudio con en el objetivo de evaluar productos botánicos y químicos para el manejo del ácaro blanco en el cultivo de chiltoma durante el período de julio a octubre del año 2009. Los productos evaluados fueron: Chile + Jabón, Oberón, Neem, Vertimec, Ajo + jabón en comparación con el testigo. Las variables evaluadas fueron: fluctuación poblacional del ácaro blanco, incidencia y severidad de daño de ácaro por planta, y rendimiento en kg ha-1. Los resultados obtenidos indican que el tratamiento Oberón presentó la menor fluctuación poblacional de ácaro blanco, seguido por los tratamientos Vertimec y Chile + jabón, el tratamiento Oberón fue el tratamiento con menor incidencia y severidad del daño causado por el ácaro. El análisis económico realizado en este estudio determinó que el tratamiento Oberón fue el que presentó mayor rendimiento y beneficio neto, por el contrario el tratamiento que presentó los mayores costos variables fue el tratamiento Vertimec, seguido por el Neem.