اثر دمای تف جوشی بر ویژگی‌های کاشتنی تیتانیومی متخلخل تولید شده به روش فضانگه‌دارنده جهت استفاده در بازسازی بافت سخت

محورهای موضوعی : بیومواد

محمد خدائی ¹ (هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی- واحد شهر مجلسی)
محمود مرآتیان ² (دانشگاه صنعتی اصفهان)
امید صوابی ³ (دانشگاه علوم پزشکی اصفهان)
محمد حسین فتحی ⁴ (دانشگاه صنعتی اصفهان)

تاریخ دریافت : 1394/04/23 تاریخ پذیرش : 1394/09/24 تاریخ انتشار : 1394/09/01

کلید واژه: متالورژی پودر, تیتانیوم متخلخل, دمای تف‌جوشی, روش فضانگه‌دارنده,

چکیده مقاله :

امروزه بجای خارج کردن کامل بافت صدمه دیده، با توسعه علم مهندسی بافت و استفاده از داربست‌ها، شرایط اجرای درمان و کیفیت زندگی بیماران بهبود یافته است. به دلیل محدودیت‌های موجود در عملکرد پلیمرها و بیوسرامیک‌ها، بیومواد فلزی برای تثبیت شکستگی‌ها و کاشتنی دندانی بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. از سوی دیگر، چگالی بالا و عدم زیست‌فعالی و همچنین اختلاف زیاد ضریب کشسانی بیومواد فلزی با استخوان انسان از محدودیت‌های کاشتنی‌های فلزی است. این محدودیت‌ها می‌توانند باعث شل شدن کاشتنی در بافت سخت، تسریع مرگ سلولی در بافت اطراف و از دست رفتن عملکرد کاشتنی شوند. با متخلخل کردن فلز، می‌توان این محدودیت‌ها را کاهش داد چرا که با ایجاد تخلخل، چگالی ظاهری و ضریب کشسانی فلز کاهش می‌یابد. با توجه به این‌که فلز تیتانیوم مقاومت به خوردگی خوبی در محیط درون‌بدن دارد و از آن جا که تخلخل با اندازه و شکل و میزان مناسب، تثبیت بهتری در بافت سخت ایجاد می کند، در این پژوهش با ساخت تیتانیوم متخلخل به روش فضانگه‌دارنده،تلاش شد تا مجموعه‌ای از خواص ساختاری و مکانیکی برتر حاصل شود. تاثیر دمای تف‌جوشی بر خواص مکانیکی کاشتنی متخلخل، میزان تخلخل و مورفولوژی آن بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش دمای تف‌جوشی استحکام فوم فلزی افزایش ولی از نظم حفرات کاسته شده است.

منابع و مأخذ:

 [1]       م. ح. فتحی و و.س. مرتضوی، "خواص و کاربرد پزشکی بیومواد فلزی"، انتشارات ارکان، 1382.

 

[2]       م. رفیعی­نیا و ش. بنکدار، ″بیومتریال­ها، اصول و کاربردها"، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1386.

 

[3]       ف. س. طباطبایی، س.ر. معتمدیان، ف. قلی­پور، ک. خسرویانی و آ. خجسته،" داربست­های مورد استفاده در مهندسی استخوان فک و صورت و جمجمه بواسطه سلول­های بنیادی: مرور نظام­مند" مجله دانشکده دندانپزشکی- دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، دوره 30، شماره 2، 113-130، تابستان 1391.

 

[4]     G. Ryan, A. Pandit & D. P. Apatsidis, “Fabrication methods of porous metals for use in orthopedic applications”, Biomaterials, Vol. 27, pp. 2651–2670, 2006.

 

[5]     J. Banhart, “Manufacture, characterization and application of cellular metals and metal foams”, Progress in Materials Science, Vol. 46, pp. 559–632, 2001.

 

[6]     J. P. Li, P. Habibovic, M. van den Doel, C. E. Wilson, J. R. de Wijn, C. A. van Blitterswijk & K. de Groot, “Bone ingrowth in porous titanium implants produced by 3D fiber deposition”, Biomaterials, Vol. 28, pp. 2810–2820, 2007.

 

[7]     N. Jha, D. P. Mondal, J. DuttaMajumdar, A. Badkul, A. K. Jha & A. K. Khare, “Highly porous open cell Ti-foam using NaCl as temporary space holder through powder metallurgy route”, Materials and Design, Vol. 47, pp. 810–819. 2013.

 

[8]     A. Bansiddhi, T. D. Sargeant, S. I. Stupp & D. C. Dunand,“Porous NiTi for bone implants: A review”, ActaBiomaterialia, Vol. 4, pp. 773–782, 2008.

 

[9]     M. Barrabés, P. Sevilla, J. A. Planell & F. J. Gil, “Mechanical properties of nickel–titanium foams for reconstructive orthopedics”, Materials Science and Engineering C, Vol. 28, pp. 23–27, 2008.

 

[10] W. H. Lee & C. Y. Hyun, “Fabrication of fully porous and porous-surfaced Ti-6Al-4V implants by electro-discharge-sintering of spherical Ti-6Al-4V powders in a one-step process”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 189, pp. 219–223, 2007.

 

[11] C. E. Wen, M. Mabuchi, Y. Yamada, K. Shimojima, Y. Chino & T. Asahina, “Processing of biocompatible porous Ti and Mg”, ScriptaMaterialia, Vol. 45, pp. 1147-1153, 2001.

 

[12] Z. Esen & S. Bor, “Processing of titanium foams using magnesium spacer particles”, ScriptaMaterialia, Vol. 56, pp. 341–344, 2007.

 

[13] M. MontasserDewidar, J. K. Lim, “Properties of solid core and porous surface Ti–6Al–4V implants manufactured by powder metallurgy”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 454, pp. 442–446, 2008.

 

[14] A. Bansiddhi & D. C. Dunand, “Shape-memory NiTi foams produced by replication of NaCl space-holders”, ActaBiomaterialia, Vol. 4, pp. 1996–200, 2008.

 

[15] X. Wang, Y. Li, J. Xiong, P. D. Hodgson & C. Wen, “Porous TiNbZr alloy scaffolds for biomedical applications”, ActaBiomaterialia, Vol. 5, pp. 3616–3624, 2009.

 

[16] J. Wieding, A. Wolf & R. Badr, “numerical optimization of open-porous bone scaffold structures to match the elastic properties of human cortical bone”, journal of the mechanical behavior of biomedical materials, Vol. 37, pp. 56-68, 2014.

 

[17] N. Wenjuan, B. Chenguang, Q. Guibao & W. Qiang, “Processing and properties of porous titanium using space holder technique” Materials Science and Engineering, Vol. 506A, pp. 148-151. 2009.

 

[18] A. P. Rubstein, E. B. Makarova, I. Sh. Trahktenberg, I. P. Kudryavtseva & D. G. bliznets, “Osseointegration of porous titanium modified by diamond-like carbon and carbon nitride”, Diamond and related materials, Vol. 22, pp. 128-135, 2012.