FGM dental implants are a very good alternative with respect to homogenous implants. In this study by focusing on mechanical property as one of the most important factors in implant design, the static behaviour of Ti/Nanostructure HA (hydroxyapatite) FGM dental implant has been fabricated and investigated experimentally and numerically. At the first step, the nanostructure hydroxyapatite powders were synthesized by natural origin. At the second step, the initial powders were cold compacted in order to fabricate Ti/HA FGM samples for 4 different volume fraction exponents (N=1/3, 2/3, 1, 2). Then the compacted powders have been sintered using a vacuum furnace, in which compressive strength of each particular sample was finally assessed. A three-dimensional geometrical model of FGM dental implant system and surrounding bone was created by using the macro programming language in ANSYS software and then finite element analysis under static forces was performed. Finally the experimental results strength tests were compared with numerical solutions. According to the results, the FGM dental implants made of Ti/HA under static forces were sufficiently safe. As a result, FGM sample with volume fraction exponent of N=2/3 was chosen as the best sample. Manuscript profile

At the past, damaged tissue was removed from the body of patients. But now tissue regeneration using scaffolds and implants are used to repair the damaged tissue and organs. Besides of the mechanical properties of metallic biomaterials, they suffer from bioinertness. Using some surface treatment techniques, the bioactivity and also corrosion resistance of titanium implants could be improved. In this study the effect of H2O2 and alkali treatments on the corrosion behavior of titanium implant in the artificial saliva, surface morphology and phases formed on the surface, were investigated using electrochemical corrosion test, scanning electron microscopy (SEM) and thin film x-ray diffractometery (TF-XRD) respectively. Results indicated that on the surface of H2O2 and alkali treated titanium samples, fine particles of anatase and fine wire of rutile was formed respectively. The results indicated that the corrosion resistance of alkali treated titanium in the artificial saliva was higher than H2O2 treated titanium sample. The corrosion current density for untreated, H2O2 and alkali treated titanium samples were about 0.6×10-8, 5×10-8, 3×10-8 A/cm2respectively. Manuscript profile

In this work, hydroxyapatite nano-particles were successfully synthesized via the usage of available fish, hen and bovine bones in waste foods. The crystal structure, microstructure, and functional groups of the synthesized nanostructured bioceramics were studied using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). It was shown that all the used natural resources provide well crystallized crystal structures of hydroxyapatite with a narrow distribution microstructure in the range of 24.4-93.4 nm. As well, it was found that the hydroxyapatite extracted from the fish bone has smaller particle size than those of the hen and bovine. Additionally, all the synthesized productions possess the same functional groups, they can be employed as promising candidates for the bone filler materials in biomedical engineering. Manuscript profile

Bone tissue engineering serves as a solution to repair and rebuild the damaged bone. In this study, first, the akermanite nanoparticles were synthesized by the sol-gel method; then the polylactic acid (PLA) scaffold was made using the fused deposition modelling (FDM), and the akermanite nanoparticle booster was used to improve its properties. The image of the electron microscopy (TEM) from akermanite particles showed that the size of these particles was 100 nm. The microstructure and phases of the scaffold was examined using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results of the field emission electron microscopy (FESEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS, map) showed that the nanoparticles had a uniform distribution in the polymer matrix. The results of the compression test also revealed that the addition of akermanite nanoparticles improved the strength of the polymer scaffold. The bioactivity test was performed by immersing the scaffolds in the simulate body fluid (SBF) and then was examined using (SEM). Formation of the hydroxyapatite crystals on the surface of the scaffold containing akermanite nanoparticles, showing that the addition of akermanite particles improved the bioactivity and mechanical properties of the scaffold; therefore, this scaffold could be a good choice for use in bone tissue engineering. Manuscript profile

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. Manuscript profile

ریخته‌گری پیوسته فولاد، بخش عظیمی از تولید قطعات فولادی به روش ریخته‌گری را تشکیل می‌دهد. کیفیت محصول نهایی در این نوع محصول اهمیت شایانی دارد زیرا عمدتاً فرایندهای شکل دهی بعدی نیز بر آن انجام خواهد شد. بررسی دقیق منابع آخال و ردیابی آنها و بررسی پارامترهای سیلان مذاب فولاد در قالب، اهمیت ویژه‌ای در به حداقل رسانیدن این عیب دارند. یکی از تکنیک‌های مورد استفاده جهت بررسی دقیق رفتار حرکتی آخال‌ها در مذاب، شبیه سازی عددی است. در این روش معادلات نویراستوک، گسسته سازی شده و سپس به روش جبری حل می‌شوند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار فلوئنت، حرکت ذرات آخال در جریان مذاب فولاد در قالب ریخته‌گری پیوسته مدل شده است. همچنین برای صحه‌گذاری بر حل معادلات، پاسخ جریان سیال با مدل فیزیکی آبی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش سرعت ریخته‌گری و یا افزایش اندازه ذرات آخال، احتمال به دام افتادن آنها توسط سرباره سطح آزاد مذاب در قالب، افزایش یافته و تولید با کیفیت‌تری حاصل خواهد شد. Manuscript profile

اتصال پین به سطوح فولادی به منظور اتصال سرکابل به لوله‌ها، اتصال نگه دارنده به سازه‌های فولادی داخل بتن و بستن مهره و کاور داخل مخازن با سرعت زیاد تنها به روش جوشکاری گل‌میخ ممکن می‌باشد. در این روش با برقراری یک قوس الکتریکی بین پین و فلز پایه برقرار شده و با ذوب جزئی سطوح پین و فلز پایه و اعمال فشار، اتصال برقرار می‌شود. در این تحقیق پین به فلز پایه در سه زبری سطح مختلف و سه سطح شدت جریان مختلف به روش جوشکاری گل‌میخ اتصال داده شده است. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که هنگامی که سطح فلز پایه زبر می‌باشد، با افزایش شدت جریان از 160 به 200 آمپر، سطح اتصال بیشتری بین پین و فلز پایه (از 50 تا 95 درصد) ایجاد می‌شود. اما هنگامی که سطح فلز پایه صیقل و نرم می‌باشد، با افزایش شدت جریان از 160 به 200 آمپر، سطح اتصال کمتری بین پین و فلز پایه (از 95 تا 50 درصد) ایجاد خواهد شد. همچنین فصل مشترک پین و فلز پایه به صورت فاز مارتنزیت منجمد شده و نتایج ریزسختی سنجی (Micro hardness) تایید کننده سختی بالاتر فصل مشترک نسبت به فلز پایه و پین بود. طبق نتایج اندازه‌گیری استحکام کششی (Tension Test)، بیشترین استحکام اتصال (400 مگاپاسکال) مربوط به نمونه صیقل شده با سمباده P60 و شدت جریان 200 آمپر (P60-200A) می‌باشد. Manuscript profile

بیومواد فلزی مانند فولاد زنگ‌نزن، تانتالیوم، تیتانیوم، کبالت و آلیاژهای آنها به طور گسترده در کاشتنی‌های پزشکی جهت کمک به ترمیم دندان و استخوان استفاده می‌شوند. تحقیقات نشان می دهد فلزاتی نظیر کبالت، کروم، نیکل، آلومینیوم و وانادیوم در بدن یون آزاد می کنند که این آزادشدن یون، بدن را مستعد آلرژی و پس‌زدن کاشتنی می کند. زیست‌سازگاری تیتانیوم و عدم آزادسازی یون سمی، آن را به گزینه ای مناسی برای کاشت در بدن تبدیل می‌کند، در حالی که بهتر است که استحکام و زیست فعالی آن افزایش یابد. تیتانیوم خالص نانوساختار، راه و ایده‌ی جدید برای افزایش استحکام محسوب می‌شود. در این تحقیق پارامترهای موثر در تغییرشکل شدید تیتانیوم مانند تعداد پاس های فشردن در کانال‌های هم مقطع زاویه-دار (ECAP) و دمای شکل دهی، مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام فرآیند پرس بر روی تیتانیوم خالص، خواص مکانیکی، ریزساختاری و زیستی نمونه‌ها به کمک آزمون های استاندارد بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد با اعمال فرآیند پرس و کاهش اندازه دانه از 14 میکرون به 440 نانومتر، خواص مکانیکی و زیستی تیتانیوم بهبود یافت. نتایج زیست سازگاری نشان داد که دمای فرایند 240 درجه سانتیگراد، زیست‌سازگاری بسیار خوبی با سلول‌های بنیادی ASCs ایجاد می‌کند، و افزایش تعداد پاس‌های فرایند پرس به بهبود زیست‌سازگاری کمک می‌کند. تیتانیوم فرآوری شده در دمای 240 درجه‌ سانتیگراد طی 4 مرحله پرس به عنوان بهترین گزینه در بین تمامی گروه‌های دیگر برای ساخت انواع محصولات زیست پزشکی مانند کاشتنی‌های استخوانی و دندانی پیشنهاد می‌گردد. Manuscript profile

داربست‌های متخلخل پلیمری زیست تخریب پذیر گزینه‌های مناسبی برای مهندسی بافت می باشند. در این تحقیق، داربست سه‌بعدی متخلخل پلی لاکتیک اسید (PLA) به روش لایه نشانی مذاب (FDM) با حدود 70 درصد تخلخل تهیه شد. مطالعه فازهای فیلامنت اولیه و داربست پرینت شده توسط آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) نشان می دهد اختلاف فاز قابل‌توجهی در اثر فرایند ساخت ایجاد نشده و پلیمر خواص فازی خود را حفظ نموده است. نتایج ارزیابی خواص مکانیکی توسط آزمون فشار نشان می‌دهد که خواص مکانیکی داربست در دو جهت موازی و عمود محور Z حین پرینت، متفاوت بوده و خواص مکانیکی داربست ساخته شده دارای خاصیت ناهمسانگردی (آنیزوتروپی) می‌باشد. مطالعه ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز نشان می دهد مورفولوژی حفرات داربست در دو جهت، متفاوت می‌باشد و این، علت اصلی آنیزوتروپی خواص مکانیکی می باشد. بنابراین آنیزوتروپی خواص مکانیکی داربست‌های تولید شده به روش FDM را باید حین کاربردهای تحت بار درون تنی مدنظر قرار داد. Manuscript profile

کاشتنی های پلی لاکتیک اسید به واسطه خواص زیست‌تخریب‌پذیری و مکانیکی مطلوب، گزینه مناسبی برای مهندسی بافت استخوان می باشند. در این مطالعه، پس از مطالعه خواص ساختاری و حرارتی پلیمر پلی لاکتیک اسید توسط آزمون های طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، آنالیز گرماسنجی افتراقی، آنالیز توزین حرارتی و آزمون پراش پرتوی ایکس، محدوده دمای مناسب پرینت سه بعدی به روش لایه نشانی مذاب تعیین شده و کاشتنی صلب پلی لاکتیک اسید (PLA) به روش لایه نشانی مذاب (FDM) در سه دمای مختلف 200، 210 و 220 درجه سانتی‌گراد به شکل نمونه استاندارد آزمون کشش، ساخته شدند. نتایج آنالیز حرارتی و فازیابی توسط پراش پرتوی ایکس نشان داد که دمای انتقال شیشه ای (Tg) این پلیمر ◦C 64 و دمای ذوب آن ◦C 170 بوده و ساختاری شبه بلوری دارد. نتایج توزین و آزمون کشش نشان داد که در این محدوده دمایی، با افزایش دمای پرینت، نمونه ها سنگین تر و از استحکام بالاتری برخوردار و تنش شکست قطعات بالاتر می باشد. همچنین برای بررسی بیشتر تأثیر دمای لایه نشانی مذاب، از سطح نمونه ها تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM گرفته شد، تصاویر میکروسکوپی نشان می دهد با افزایش دمای پرینت، پخش شدن ناهمگن مذاب و سطح نمونه خشن تر می باشد. نتایج نشان می دهد، دمای 210 درجه سانتی‌گراد دمای بهینه برای پرینت پلیمر پلی لاکتیک اسید (PLA) می باشد. Manuscript profile