بررسی عوامل مؤثر در فرایند تهیه گرانول‌های کروی متخلخل کلسیم‌فسفات به روش روغن دوار

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

مهدی امیر آبادی فراهانی ¹ (کارشناس ارشد مهندسی پزشکی (بیومتریال)، آزمایشگاه بیوسرامیک و ایمپلنت، گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران)
زهرا محمدی ² (استادیار، آزمایشگاه بیوسرامیک و ایمپلنت، گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران)
عبدالرضا شیخ مهدی مسگر ³ (استادیار، آزمایشگاه بیوسرامیک و ایمپلنت، گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1396/05/18 تاریخ پذیرش : 1397/02/18 تاریخ انتشار : 1397/09/01

کلید واژه: تخلخل, روش تاگوچی, کلسیم‌فسفات دوفازی, گرانول, ذره‌های کروی,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، به ساخت و کنترل متغیرهای تولید گرانول‌های به‌طور کامل کروی با اندازه‌های دلخواه به‌روش روغن دوار با توانایی حمل دارو و رشد بافت پرداخته‌شده است. اساس این روش، مبتنی بر آب‌دوستی دوغاب سرامیکی و گریز از محیط روغنی است. در این پژوهش، سرعت چرخش روغن، دمای روغن، شماره سوزن و درصد وزنی ژلاتین نسبت به آب، هرکدام در سه سطح به‌عنوان متغیرهای آزمایش در نظر گرفته شد. بررسی همـه متغیرها در سطوح در نظر گرفته‌شده، نیازمنـد صـرف زمان و هزینه بسیار است. ازاین‌رو، به‌منظور بهینه‌سازی شرایط تولید و صرفه‌جویی در هزینه، زمان و نیز به حـداقل رسانیدن تعداد آزمـایش‌هـا، مـدل تاگوچی با آرایش ارتوگونال L9 به‌کار برده شد. برای تولید گرانول کلسیم‌فسفات دوفازی از هیدروکسی‌آپاتیت با کمبود کلسیم به‌عنوان ماده شروع‌کننده استفاده شد. ماده شروع‌کننده به کمک روش آبکافت در محیط بازی تهیه شد. به‌منظور شناسایی نمونه‌ها از روش پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و تخلخل‌سنجی استفاده شد. با استفاده از شرایط بهینه به‌دست آمـده، گرانول‌هایی با بیشترین اندازه تولید شد. بر پایه نتایج به‌دست آمده اثر عامل درصد وزنی ژلاتین در اندازه گرانول نهایی بیشتر از سایر عامل‌ها بود. اندازه و تخلخل گرانول‌های تهیه‌شده به ترتیب در گستره 120 تا 1500 میکرومتر و درصد تخلخل 35 تا 45% قرار داشت که تمام زمینه‌ها از قبیل دارورسانی، دندانپزشکی و ارتوپدی را پوشش می‌دهد.

چکیده انگلیسی:

In order to prepare spherical calcium phosphate granules for biomedical applications, several methods have been investigated by the researchers. In this study, the spherical granules with a potential for tissue growth and drug carrying were prepared by a process, known as the rotary oil method, which was based on the hydrophilic and olephobic features of calcium phosphate slurry. This process is a simple and fast method to produce the granules with a controllable size and porosity suitable for different applications in the biomedical field. The process was optimized by Taguchi method using a L9 orthogonal array. Four parameters including stirring rate of oil, oil temperature, needle diameter, and weight ratio of gelatin to water, each of them in three levels, were used. The starting calcium phosphate powder was a calcium- deficient hydroxyapatite which was synthesiezed by an alkaline hydrolysis method. The sintered granules and starting podwer were characterized by XRD and SEM. The rotary oil method produced granules with a size in the range of 120-1580 μm and porosity 35-45% suitable for a range of biomedical applications

منابع و مأخذ:

[1] Betz, R.; Orthopedics 25(5), 561-570, 2002.

[2] Marc, B.; Tadier, S.; Garderen, N.; Gasparo, A.; Döbelin, N.; Baroud, G.; Biomatter 3(2), 25103-25115, 2013.

[3] Sunder, M.; Babu, N.R.; Victor, S.P.; RamKumar, K.; Kumar, S.; Trends in Biomaterials and Artificial Organs18(2). 213-218, 2005. 

[4] Tas, A.C.; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 19(5), 2231-2239; 2008.

[5] Ramay, H.R.; Zhang, M; Biomaterials 25(21), 5171-5180, 2004.

[6] Dorozhkin, S.V.; Epple, M.; Angewandte Chemie International Edition 41(17), 3130-3146, 2002.

[7] Linhart, W.; Peters, F.; Lehmann, W.; Schwarz, K.; Schilling, A. F.; Amling, M.; Rueger, J.M.; Epple, M.; Journal of biomedical materials research 54(2), 162-171, 2001.

[8] Kamitakahara, M.; Ohtsuki, C.; Oishi, M.; Ogata, S.; Miyazaki, T.; Tanihara, M.; In Key Engineering Materials 284, 281-284, 2005. 

[9] Luo, P.; Nieh, T.G.; Materials Science and Engineering C 3(2), 75-78, 1995.

[10] Tao, J.; Pan, H.; Zhai, H.; Wang, J.; Li, L.; Wu, J.; Jiang, W.; Xu, X.; Tang, R.; Crystal Growth and Design 9(7), 3154-3160, 2009.

[11] Cho, J.; Sang, Y.N.K.; Koo, H.Y.; Kang, Y.C.; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 21(4), 1143-1149, 2010.

[12] Barrias, C.C.; Ribeiro, C.C.; Barbosa, M.A.; In Key Engineering Materials 254, 877-880, 2004.

[13] Paul, W.; Sharma, C. P.; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 10(7), 383-388, 1999.

[14] Hong, M.H.; Son, J.S.; Kim, K.M.; Han, M.; Oh, D.S.; Lee, Y.K.; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 22(2), 349-355, 2011.

[15] Orlovskii, V. P.; Komlev, V. S.; Barinov, S. M.; Inorganic Materials 38(10),973-984, 2012.

[16]محمدی، زهرا و شیخ مهدی مسگر، عبدالرضا؛ اختراع شماره 80592، شهریور 1392.

[17] محمدی، زهرا؛ و شیخ مهدی مسگر، عبدالرضا؛ مجله علمی پژوهشی شیمی کاربردی، 9 (33)، 117-126، 1393.

[18] Mohammadi, Z.; Mesgar, A.S.; Allahbakhshi, A.; "Optimization of Experimental Conditions for Production of Biphasic Calcium Phosphates by Hydrolysis Method", 15th Iranian Conference of Inorganic Chemistry, September 2013.

[17] Mohammadi, Z.; Ziaei-Moayyed, A.A.; Mesgar, A.S.M.; Journal of Materials Processing Technology 194(1), 15-23, 2007.

[18] Belavendram, N.; “Experimental Quality: A Strategic Approach to Achieve and Improve Quality”, Prentice Hall, Great Britain, 1995.

[19] Raynaud, S., Champion, E.; Bernache‐Assollant, D; Laval, J.P.; Journal of the American Ceramic Society 84(2), 359-66, 2001.

[20] الله بخشی، ا.؛ پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، 1392.

[21] Hughes, S. W.; Physics Education 41(5), 445-451, 2006.

[22] Yuan, P.; Lin, B.Y.; American Labratory 40, 18, 2008.

[23] Mohammadi, Z.; Mesgar, A.S.; Rasouli, F.; Ceramics international 42(6), 6955-6961, 2016.

[24] Ishikawa, K.; Matsuya, S.; Nakagawa, M.; Udoh, K.; Suzuki, K.; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 15 (1), 13-17, 2004.

[25] Kunio, I.; Key Engineering Materials 240-242, 369-372, 2003.

[26]شفیعی‌زاده، ش.؛ پایان‌نامه کارشناسی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1389.