Characterization and investigation of biocompatibility of bioactive glass 60 mol%SiO2-36 mol%CaO-4 mol%P2O5-5 mol%SrO containing zinc
Subject Areas :Noushin Nankali 1 , Amirhossein Moghanian 2 , Morteza Saghafiyazdi 3
1 - Master student, Materials Engineering, Department of Materials Engineering and Metallurgy, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 - Department of Materials Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin 34149-16818, Iran
3 - Department of Materials Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin.
Keywords: Modified bioactive glass, Hydroxyapatite, Strontium-Zinc.,
Abstract :
In this research, bioactive glasses 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO containing 0, 5, and 8 mol% zinc were synthesized by sol-gel method, and the effect of adding ZnO microstructure, in vitro bioactivity and biocompatibility was investigated. To investigate the in vitro bioactivity, glass powders were placed in the simulated body solution (SBF) for 14 days, and before and after the mentioned periods, the changes and process of hydroxyapatite (HA) phase formation on BGs surfaces, using characterization methods. Fourier transform infrared (FTIR), checking the release rate of different ions by inductively coupled plasma spectroscopy (ICP_AES), pH changes, and microstructure studies using a scanning electron microscope (SEM) were investigated. In the infrared Fourier transform spectroscopic analysis of the surface of the synthesized bioactive glasses after immersion in SBF solution, phosphate and carbonate bands were detected, indicating the synthesized glasses' bioactivity. Also, the scanning electron microscope images showed that the microstructure of HA created was spherical. Finally, among all the bioactive glasses synthesized in this research, S5Z5 bioactive glass was introduced as a new multi-functional biological bio-material in bone tissue engineering due to its osteogenic, biocompatibility, and bioactivity in vitro properties.
[1] M. S. Al-Buriahi, Z. A. Alrowaili, C. Eke & et al, "An important role of Ba2+, Sr2+, Mg2+, and Zn2+ in the radiation attenuation performance of CFCBPC bioactive glasses", J Aust Ceram Soc, vol. 58, pp. 461–473 2022.
[2] J. R. Jones, "Review of bioactive glass: from Hench to hybrids", Acta Biomater, vol. 9, pp. 4457, 2013.
[3] L. Hench, I. Xynos & J. Polak, "Bioactive glasses for in situ tissue regeneration", J. Biomater. Sci. Polym. Ed. vol. 15, pp. 543–562, 2004.
[4] M. Elsa & A. Moghanian, "Comparative study of calcium content on in vitro biological and antibacterial properties of silicon-based bioglass", Int. J. Civ. Mech. Eng, vol. 13, pp. 288–295, 2019.
[5] A. Hoppe, N. S. Guldal & A. R. "Boccaccini", Biomaterials, vol. 32, pp. 2757, 2011.
[6] A. Ebrahim Z. Y. Mahdy, M. Khattari, Waheed S. Salem & Ibrahim. "Study the structural, physical, and optical properties of CaO–MgO–SiO2–CaF2 bioactive glasses with Na2O and P2O5 dopants", J. Materials Chemistry and Physics. vol. 286. P. 126231. 2022.
[7] L. Hench, R. Splinter, W. Allen & T. Greenlee, "Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials", J. Biomed. Mater. Res, vol. 5, pp. 117–141, 1971.
[8] P. Kumar, B. Dehiya & A. Sindhu, "Bioceramics for hard tissue engineering applications: a review", Int. J. Appl. Eng. Res, vol. 5, pp. 2744–2752, 2018.
[9] M. D. O Donnell, P. L. Candarlioglu, C. A. Miller, E. Gentleman, M. M. Stevens, J. P. Zhong, X. Y. Liu, J. Chang, E. L. Cabarcos, K. D. Luk, W. K. Chan, J. C. Leong & P. J. Meunier, "Materials characterisation and cytotoxic assessment of strontium-substituted bioactive glasses for bone regeneration", J. Mater. Chem, vol. 20, no. 40, pp. 8934, 2010.
[10] K. M. Ereiba, A. S. Abd Raboh & A. G. Mostafa, "Characterization of some bioactive glasses based onSiO2 –CaO–P2 O5 –SrO quaternary system prepared by sol–gel method", Nat. Sci., vol. 12, no. 5, 2014.
[11] E. Bonnelye, A. Chabadel, F. Saltel & P. Jurdic, "Dual Effect of Strontium Ranelate: Stimulation of Osteoblast Differentiation and Inhibition of Osteoclast Formation and Resorption In Vitro", Bone, pp. 129-138, 2008.
[12] C. T. Chasapis, A. C. Loutsidou, C. A. Spiliopoulou & M. E. Stefanidou, "Zinc and human health: an update", Arch. Toxicol, pp. 521–534, 2012.
[13] N. Mutlu, F. Kurtuldu, I. Unalan, Z. Neščáková, H. Kaňková, D. Galusková, M. Michálek, L. Liverani, D. Galusek & A. R. Boccaccini, "Effect of Zn and Ga doping on bioactivity, degradation, and antibacterial properties of borate 1393-B3 bioactive glass", J. Ceramics International, vol. 48, pp. 16404-16417, 2022.
[14] Q. Chen, X. Zhao, W. Lai, Zh. Li, D. You, Zh. Yu, W. Li & X. Wang, "Surface functionalization of 3D printed Ti scaffold with Zn-containing mesoporous bioactive glass", J Surface and Coatings Technology, vol. 435, pp. 128236, 2022.
[15] J. Ovesen, B. Moller-madsen, G. Thomsen, G. Danscher & L. Mosekilde, "The Positive effects of zinc on skeletal strength in growing rats", Bone, vol. 29, no. 6, pp. 565–570, 2001.
[16] X. Shen, K. H. Ru Yie, X. Wu, Z. Zhou, A. Sun, A. M. Al-bishari, K. Fang, M. A. Al- Baadani, Zh. Deng, P. Ma & J. Liu, "Improvement of aqueous stability and anti-osteoporosis properties of Zn-MOF coatings on titanium implants by hydrophobic raloxifene", J Chemical Engineering Journal, vol. 430, pp. 133094, 2022.
[17] J. R. Jones, "Review of bioactive glass: From Hench to hybrids", Acta Biomater, vol. 9, no. 1, pp. 4457–4486, 2013.
[18] J. R. Jones, “Review of bioactive glass: From Hench to hybrids,” Acta Biomater., vol. 9, no. 1, pp. 4457–4486, 2013.
[19] E. Bonnelye, A. Chabadel, F. Saltel & P. Juridic, "Dual effect of strontium ranelate: Stimulation of osteoblast differentiation and inhibition of osteoclast formation and resorption in vitro", Bone, vol. 42, no. 1, pp. 129–138, Jan. 2008.
[20] A. Houaoui & J. Massera, "Bioactive Glasses in Orthopedics. Biofabrication for Orthopedics: Methods", Techniques and Applications, no. 1, pp: 211-241, 2022.
[21] A. Moghanian, S. Firoozi & M. Tahriri, "Characterization, in vitro bioactivity and biological studies of sol-gel synthesized SrO substituted 58S bioactive glass", Ceram. Int., 2017.
[22] E. Saino, S. Grandi, E. Quartarone, V. Maliardi, D. Galli, N. Bloise, L. Fassina, M. G. C. D. Angelis, P. Mustarelli, M. Imbriani & L. Visai, "In vitro calcified matrix deposition by human osteoblasts onto a zinc-containing bioactive glass", Eur. Cells Mater., 2011.
[23] N. J. Lakhkar, E. A. Abou Neel, V. Salih & J. C. Knowles, “Strontium oxide doped quaternary glasses: effect on structure, degradation and cytocompatibility", J. Mater. Sci. Mater. Med, vol. 20, no. 6, pp. 1339–1346, Jun. 2009.
[24] T. Kokubo & Takadama, "How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? ", Biomaterials, vol. 27, no. 15, pp. 2907-2915, 2006.
[25] M. C. Enright, D. A. Robinson, G. Randle, E. J. Feil, H. Grundmann & B. G. Spratt, "The evolutionary history of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 99, no. 11, pp. 7687–7692, May 2002.
[26] M. Shams, M. Karimi, M. Ghollasi, N. Nezafati & A. Salimi, "Electrospun poly-l-lactic acid nanofibers decorated with melt-derived S53P4 bioactive glass nanoparticles: the effect of nanoparticles on proliferation and osteogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells in vitro", Ceramics International, vol. 44, no. 16, pp. 20211–20219, 2018.
[27] S. Hesaraki, M. Gholami, S. Vazehrad & S. Shahrabi, "The effect of Sr concentration on bioactivity and biocompatibility of sol–gel derived glasses based on CaO–SrO–SiO2–P2O5 quaternary system", Materials Science and Engineering: C, vol. 30, no. 3, pp. 383–390, 2010.
[28] N. Nezafati F. Moztarzadeh & S. Hesaraki, "Surface reactivity and in vitro biological evaluation of sol gel derived silver/calcium silicophosphate bioactive glass" Biotechnology and Bioprocess Engineering, vol.17, no. 4, 746–754, 2012.
[29] A. Oki, B. Parveen, S. Hossain, S. Adeniji & H. Donahue, "Preparation and in vitro bioactivity of zinc containing sol‐gel–derived bioglass materials", Journal of Biomedical Materials Research Part A: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials, vol. 69, no. 2, pp. 216–221, 2004.
[30] X. Wu, G. Meng, Sh. Wang, F. Wu, W. Huang & Zh. Gu, "Zn and Sr incorporated 64S bioglasses: Material characterization", In-vitro bioactivity and mesenchymal stem cell responses, vol. 52, pp. 246, 2015.
[31] M. Elgendy, M. E. Norman, A. R. Keaton & C. T. Laurencin, "Osteoblast-like cell (MC3T3-E1) proliferation on bioerodible polymers: An approach towards the development of a bone-bioerodible polymer composite material", Biomaterials, vol. 14,
pp. 263-269, 1993.
[32] Y. C. Fredholm, N. Karpukhina, D. S. Brauer, J. R. Jones, R. V. Law & R. G. Hill, Influence of strontium for calcium substitution in bioactive glasses on degradation, ion release and apatite formation", Journal of the Royal Society Interface, vol. 9, no. 70, pp. 880-889, 2012.
[33] J. Bejarano, P. Caviedes & H. Palza, "Sol–gel synthesis and in vitro bioactivity of copper and zinc-doped silicate bioactive glasses and glass-ceramics", Biomedical Materials, vol. 10, no. 2, 25001, 2015.
[34] م. خورسند قاینی، "بررسی خصوصیات حرارتی کامپوزیت پلی لاکتیک اسید با ذرات شیشه زیستفعال 5S45 و هیدروکسیآپاتایت (HA) بهمنظور استفاده در پیچهای تداخلی قابل جذب"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 11، شماره 4، صفحه 56-55، 1396.
]35[ م. نصر اصفهانی، "مقایسه خواص فیزیکی-شیمیایی سه نوع پوشش نانو ساختار شیشه زیستفعال و زیستفعالی آنها"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 3، شماره 1، صفحه 35-29، 1388.
فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هجدهم – شماره اول – بهار 1403 (شماره پیاپی 68)، صص. 15-24 | ||
| فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد ma.iaumajlesi.ac.ir |
|
مشخصهیابی و بررسی زیستسازگاری شیشه زیستفعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حاوی روی
1- کارشناسی ارشد مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوين، ايران.
2- استادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوين، ايران.
3- دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوين، ايران.
* moghanian@eng.ikiu.ac.ir
اطلاعات مقاله |
| چکیده |
دریافت: 01/11/1401 پذیرش: 15/01/1402 | در این پژوهش، شیشهی زیستفعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حاوی 0، 5 و 8 درصد مولی روی به روش سُل-ژل سنتز شده و اثر مقدار افزودن عنصر روی بر ریزساختار، زیستفعالی برونتنی (In vitro) و زیستسازگاری مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی زیستفعالی، پودر شیشهها تا 14 روز در محلول شبیهسازیشده بدن (SBF) قرار داده شدند و قبل و بعد از بازههای زمانی مذکور، تغییرات و روند تشکیل فاز هیدروکسیآپاتایت روی سطح آنها، با استفاده از مطالعات طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR)، بررسی نرخ رهایش یونهای مختلف از شیشههای سنتز شده توسط روش طيفسنجي پلاسماي جفت شده القايي (ICP_AES)، تغییرات pH و مطالعات ریـزساختار بـا استفاده از میکروسکوپ الکتـرونی روبشی (SEM)، بررسی شد. در آنالیز طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ سطح شیشههای زیستفعال سنتز شده پس از غوطهوری در محلول SBF و باندهای فسفات و کربنات شناسایی شد که بیانگر زیستفعالی شیشههای سنتز شده میباشد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، نشان داد که ريزساختار هیدروکسیآپاتایت ایجادشده، به شکل کروی بوده است. در نهایت از بین تمامی شیشههای زیستفعال سنتز شده در این پژوهش، شیشه زیستفعال S5Z5 با داشتن خواص استخوانزایی، زیستسازگاری و زیستفعالی بهعنوان یک ماده زیستی نوین چند منظوره در مهندسی بافت استخوان معرفی میگردد. | |
کلید واژگان: شیشه زیستفعال اصلاح شده هیدروکسیآپاتایت استرانسیم-روی |
|
Characterization and Investigation of Biocompatibility of Bioactive Glass 60 mol%SiO2-36 mol%CaO-4 mol%P2O5-5 mol%SrO Containing Zinc
Noushin Nankali1, Amir Hossein Moghanian2*, Morteza Saghafi Yazdi3
1- Msc, Materials Engineering, Department of Materials Engineering and Metallurgy, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2- Assistant Professor, Department of Materials and Metallurgy Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
3- Associate Professor, Department of Materials and Metallurgy Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
* moghanian@eng.ikiu.ac.ir
Abstract |
| Article Information |
In this research, bioactive glasses 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO containing 0, 5, and 8 mol% zinc was synthesized by sol-gel method, and the effect of adding ZnO microstructure, in vitro bioactivity and biocompatibility was investigated. To investigate the in vitro bioactivity, glass powders were placed in the simulated body solution (SBF) for 14 days, and before and after the mentioned periods, the changes and process of hydroxyapatite (HA) phase formation on BGs surfaces, using characterization methods. Fourier transform infrared (FTIR), checking the release rate of different ions by inductively coupled plasma spectroscopy (ICP_AES), pH changes, and microstructure studies using a scanning electron microscope (SEM) were investigated. In the infrared Fourier transform spectroscopic analysis of the surface of the synthesized bioactive glasses after immersion in SBF solution, phosphate and carbonate bands were detected, indicating the synthesized glasses' bioactivity. Also, the scanning electron microscope images showed that the microstructure of HA created was spherical. Finally, among all the bioactive glasses synthesized in this research, S5Z5 bioactive glass was introduced as a new multi-functional biological bio-material in bone tissue engineering due to its osteogenic, biocompatibility, and bioactivity in vitro properties. | Original Research Paper Doi: | |
| Keywords: Modified Bioactive Glass Hydroxyapatite Strontium-Zinc |
1- مقدمه
شيشههای زیستفعال بهعنوان مواد جدیدی برای کاربردهای زیستپزشکی1، توجه بسياري را در علم شیشه و جامعه پزشکی به خود جلب کردهاند [1-2]. شيشههای زيستفعال2 در ترمیم بافتهای آسیبدیده [3-4]، ترمیم استخوان، مهنـدسی بـافت استخوان3، مواد افزودنی خمیردندان، پوششهای زیستفعالي برای كاشتنيهای فلزی / آلیاژی تحملكننده بار و سایر کاربردهای پزشکی نقش مهمی دارند [5]. مطالعات اولیه در مورد خواص مواد زيستی4 مبتنی بر سیلیکات که میتوانند به بافت میزبان5 بچسبند، توسط هنچ و همکاران6 در سال 1969 به منظور توانایی اتصال به بافت میزبان پس از عمل کاشتن7 معرفي شد [6-7]. زیستسازگاری8 و زیستفعالی9 شيشههاي زيستفعال آنها را از سایر مواد زیستی متمایز میکند [8]. شيشه مورد نظر در این تحقیق در یک ترکیب انتخاب شده به صورت 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حــاوی درصدهـای مختلف روی فرمـوله میشود كـه زیستفعالي خوبي را از خود نشان میدهد [1-2].
تأثیر استرانسیم در بدن مشابه با کلسیم است که علت آن تشابه شیمیایی این دو عنصر در گروه دوم اصلي (قليايي خاكي) است. از آنجا كه ميزان اتصال استرانسيم به پروتئين در پلاسماي خون و ساير مايعات زیستی شبيه به كلسيم است، به همین دلیل استرانسیم میتواند جایگزین کلسیم در بافتهای سخت شود [9]. عنصر استرانسیم با خاصیت استخوانزایی10، در درمان بیماری پوکی استخوان11 نیز مفید است [10]. همچنین استرانسیم میتواند با تحریک تمایز استئوبلاست و تشکیل استخوان و جلوگیری از تحلیل استخوان12، به بازسازي تعادل13 استخوان کمک کند [11]. با توجه به اثر درمانی استرانسيم بر سلامت استخوان، استرانسیم رانلات (PROTELOS®) در اروپا برای درمان پوکی استخوان شدید در زمان یائسگی با افزایش خطر شکستگی استخوان مورد تأیید قرار گرفته است [10].
در بدن انسان 1 تا ۴ گرم روی وجود دارد که معادل نیمی از آهن بدن است. 85 درصد روی کل بدن در استخوانها و ماهیچهها، 11درصد در پوست و کبد و بقیه در بافتهای دیگر است [12]. عنصر روی دومین عنصر کمیاب در بدن انسان شناخته شده که دارای اثرات تحریکی در تشکیل استخوان در شرایط برونتني و درونتني است [13-14]. گزارش شده است که عنصر روي تحریک ترمیم شکستگی استخـوان، از دست دادن استخـوان در هنگام یائسگی، معدنیسازی14 استخوان و قدرت اسکلتی استخوان را بهبود میبخشد [15]. همچنین این عنصر، در فرآیند جذب استخوان15 و حفظ توده استخوانی16 نقش دارد و میتواند بهعنوان گزینهی خوبی برای درمان پوکی استخوان17 مطرح شود [16]. علاوه بر این، روی آلایشیافته18 باعث کاهش سرعت انحلال شیشه و افزایش رشد لایه فسفات کلسیم19 در سطح شیشه ZnO-SiO2-CaO میشود که شرط لازم اتصال شیشههای زیستفعال به استخوان زنده است [17].
کاربرد استرانسیم بهعنوان دارو برای اولین بار در سال 1950 مطرح گردید [18]. این نکته قابلتوجه است که یونهای استرانسیم برای بیمارانی که از پوکی استخوان رنج میبرند با ممانعت از فعالیت استئوکلاستها20 مفید است [19]. شیشههای زیستفعال حاوی استرانسیم اخیراً بهطور چشمگیری در انواع کاربردهای اورتوپدی مورد توجه قرار گرفته است که نتیجه آن افزایش تحقیقات علمی در زمینه شیشههای زیستفعال حاوی استرانسیم شده است [20]. همچنین نتایج بسیاری از پژوهشهای پیشین حاکی بر آن بود که حضور استرانسیم در ترکیب شیمیایی شیشه زیستفعال به دلیل اعوجاج شبکه شیشه ناشی از شعاع یونی بزرگتر استرانسیم در مقایسه با کلسیم منجر به افزایش حلالیت شیشه زیستفعال جایگزین شده با استرانسیم میشود [21].
شیشههای زیستفعال حاوی عنصر روی که با فرآیند سُل-ژل سنتز شدهاند که با توجه به نتایج آزمونهای طيفسنجي تبديل فوريه مادونقرمز و ميكروسكوپ الكتروني روبشي، شیشه زیستفعال حاوی روی دارای ساختار فاز مشابه با نمونه بود و روی بهطور یکنواخت در شیشه زیستفعال آلايشيافته بود [21]. افزایش تعداد انتشارات در این زمینه نشاندهنده علاقه زیاد در پزشکی به منظور استفاده از شیشههای زیستفعال حاوی روی است. راههای احتمالی تحقیقات آینده در این زمینه بر اساس شکـافهای شناساییشده در دانش و در نظر گرفتن چالشهای نامشخص برجسته شده است [22].
بیشترین میزان زیستفعالی در مجاورت شیشه زیستفعال حاوی 5 درصد مولی استرانسیم و 5 درصد مولی روی حاصل گردید [23]. با توجه به مطالب مذکور و با در نظر گرفتن عدم سابقه پژوهشی پیشین در بررسی همزمان عناصر روی و استرانسیم در شیشههای زیستفعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO با درصدهای مختلف 5 و 8 درصد مولی روی در روزهای 0، 7 و 14، از اهداف انجام این تحقیق میتوان به بررسي نقش روی در محدوده ترکیب شیمیایی 8 -0 درصد مولي در تشکیل برونتني لایه هیدروکسیآپاتایت بر روي سطح شیشه زیستفعال چهار جزئی 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO سنتز شده به روش سُل-ژل و بررسی تأثیر همافزایی ناشی از حضور همزمان یونهای روي و استرانسيم به کمک مشخصهیابی شیشههای زیستفعال سنتز شده و همچنین معرفی یک شیشه زیستفعال نوین چند منظوره از بین تمامی شیشههای سنتز شده، به منظور تشکیل سریع لایه هیدروکسیآپاتایت بر روی سطح شیشه زیستفعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حاوی 5 درصد مولی روی در مهندسی بافت استخوان اشاره کرد.
2- مواد و روشهای انجام تحقيق
2-1- معرفي مواد مورد نياز
2-2- سنتز شيشههاي زيستي حاوی استرانسيم/روي
به منظور سنتز شيشههاي زیستفعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حاوی درصدهای مختلف 0، 5 و 8 درصد مولی روی ميباشد که در جدول (1) به شرح تركيبات شيميايي شيشههاي زيست فعال مذکور پرداخته شده است.
جدول (1): تركيبات شيميايي شيشههاي زیستفعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حاوی مختلف 0، 5 و 8 درصد مولی روی.
شیشه زیستفعال | نام اختصاری | SiO2 | CaO | P2O5 | SrO | ZnO |
58S - 5% SrO - 0% ZnO | S5Z0 | 60 | 31 | 4 | 5 | 0 |
58S - 5% SrO - 5% ZnO | S5Z5 | 60 | 26 | 4 | 5 | 5 |
58S - 5% SrO - 8% ZnO | S5Z8 | 60 | 23 | 4 | 5 | 8 |
2-3- آمادهسازي محلول شبيهسازيشده بدن21
مادههای اوليه کلرید کلسیم (CaCl2)، فسفات مونوپتاسیم (KH2PO4)، کلرید پتاسیم (KCl)، كلريد سديم (NaCl)، سدیم بیکربنات (NaHCo3)، کلرید منیزیم شش آب (MgCl2.6H2O) و سولفات سديم (Na2SO4) به آب مقطر اضافه شدند و به وسيلهي هيدروكلريك اسيد (HCl) و تريس (trishydroxymethyl aminomethane) مقدار pH در دماي 37 درجه سانتيگراد، 4/7 تنظيم شد [24-25].
مقایسه غلظت یونهای عنصری در محلول شبيهسازيشده بدن و پلاسمای خون انسان در جدول (2) آورده شده است.
جدول (2): مقایسه غلظت یونهای عنصری در محلول شبيهسازي شده بدن و پلاسمای خون انسان (برحسب mmol.L-1).
یون | پلاسما (mmol.L-1) | محلول شبيهسازي شده بدن (mmol.L-1) |
K+ | 0/5 | 0/5 |
Na+ | 0/142 | 0/142 |
Ca+2 | 5/2 | 5/2 |
Mg+ | 5/1 | 5/1 |
Cl- | 0/103 | 8/147 |
HCO3- | 27 | 2/4 |
SO4-2 | 5/0 | 0/5 |
HPO4-2 | 0/1 | 0/1 |
2-4- مشخصهیابی شیشههاي زیستفعال
2-4-1- طيفسنجي تبديل فوريه مادونقرمز22
ساختار شيميايي هيدروكسيآپاتايت23 تشكيل شده بر روي سطح شيشههاي زيستفعال توسط دستگاه طيفسنجي تبديل فوريه مادونقرمز مدل (Nicolet Avatar, 600) ساخت كشور آمريكا قبل و پس از 7 و 14 روز غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن در محدوده طولموج Cm-1400–4000 و با قدرت تفكيكپذيري Cm-1 8 مشخصهيابي شد.
2-4-2- ميكروسكوپ الكتروني روبشي24
بررسي ريزساختار سطح هيدروكسيآپاتايت تشكيل شده بر روي سطح شيشههاي زيستفعال قبل و پس از 7 و 14 روز غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن توسط دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي مدل (Philips XL30) ساخت كشور هلند كه با شتاب 20 كيلووات كار ميكند، مورد ارزيابي قرار گرفت.
2-4-3- طيفسنجي پلاسماي جفت شده القايي25
بررسي غلظت يونهاي سيلسيم، كلسيم، فسفر، استرانسيم و روي در محلول شبيهسازي شده بدن تا روز چهاردهم غوطهوري، به منظور بررسي زمان تشكيل هيدروكسي آپاتايت توسط دستگاه طيفسنجي پلاسماي جفت شده القايي مدل (Varian Vista Pro, Palo Alto) ساخت آمريكا انجام شد. ضمن اينكه pH محلول بعد از هر بار در زمانهای مشخص غوطهوري توسط دستگاه 340Corning مورد سنجش قرار گرفت.
2-5- تحليل آماري
تجزیه و تحلیل آماری برای مقایسه و ارزیابی نتایج با استفاده از نرمافزار GraphPad Prism (V.3.0، GraphPad Software، ایالاتمتحده) انجام شد.
3- نتايج و بحث
3-1- تحليل طيفسنجي تبديل فوريه مادونقرمز
الگوهاي طيفسنجي تبديل فوريه مادونقرمز در تمام نمونهها بهطورکلی ارتعاشات کششی و خمشی Si-O-Si را در شكل (1) تا (3) به نمایش گذاشته است. سه باند پهن در محدوده Cm-1 1100-450 مربوط به گروههای سیلانول Si–O–Si که در این محدوده باند Cm-1460 و 1056 مربوط به ارتعاش خمشی Si–O–Si و باند Cm-1 793 مربوط به ارتعاش کششی Si–O–Si میباشد. همچنین باند واقع در Cm-1 3423 ارتعاش کششی مربـوط به گروه OH را نشان میدهد. الگوهاي طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ نمونه شيشه زيستفعال حاوي استرانسيم و نمونه شيشه زيستفعال حاوي استرانسيم -روي بهطور همزمان، تفاوت واضحی را نشان ميدهد.
الگوهاي طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ نمونهها بعد از 7 و 14 روز غوطهوری در محلول شبيهسازي شده بدن نشان میدهد كه باند Cm-1 537، به ارتعاشات خمشی P-O نسبت داده میشود که نشانگر ارتعاشات خمشی پیوندهای بلوری هيدروكسيآپاتايت میباشد [26]. وقتی نمونهها به مدت 7 و 14 روز در محلول شبيهسازيشده بدن غوطهور میشوند، حالتهای ارتعاشی پیوندهای C-O گروههای کربنات در لایه کربنات هیدروکسیآپاتایت در نمونههای شيشه زيستفعال، مشاهده میشود [27]. در پژوهش حاضر باند Cm-1 1465 نشاندهنده وجود CO3-2 است که بهنوبه خود تشکیل کربنات هیدروکسیآپاتایت را تأیید میکند، این باند در روز هفتم غوطهوری در نمونـهی S5Z5 و همچنین با افزایش زمان غوطهوری به 14 روز باند مذکور در نمونههای حاوی 5 درصد مولی استرانسیم و 0، 5 و 8 درصد مولی روی مشاهده شده است. شدت پيكها با افزایش زمان غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن افزایش یافت؛ بنابراین، تبلور لایه کربنات هیدروکسیآپاتایت، روی سطوح نمونههای شيشه زيستفعال رخ داده است که در تطابق کامل با پژوهش پیشین میباشد [28].
الگوهاي طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ پس از 14 روز غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن، نمونه شيشه زيستفعال S5Z0 و نمونه شيشه زيستفعال حاوي استرانسیم و درصدهای مختلف روی را مورد بررسي قرار میدهد. بدیهی است که هر دو نمونه شيشه زيستفعال S5Z0 و نمونه شيشه زيستفعال S5Z5 تشکیل بهتری از هيدروكسيآپاتايت را نشان میدهند. تحقیقات پیشین نشان داده است که مقادیر مشخصی از روی ممکن است بـه هستههـای هیدروکسی آپاتایت در حال تشکیل، وارد شود و بر تشکیل هیدروکسی آپاتایت تأثیرگذار باشد و نهایتاً خواص فیزیکی -شیمیایی آن را تغییر دهد [29].
شکل (1): الگوهای طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ نمونه S5Z0.
شکل (2): الگوهای طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ نمونه S5Z5.
شکل (3): الگوهای طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ نمونه S5Z8.
3-2- شيمي يوني محلول شبيهسازيشده بدن
غلظت یونهای Ca+2، Si+2، P+5، Zn+2 و Sr+2 و pH قبل و پس از 7 و 14 روز غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بـدن در شكل (4) تـا (9) نشـان داده شده کـه تـوسط طیفسنجی پلاسماي جفت شده القايي تعیین شده است. در مـرحله اولیــه غوطهوري، غلظت استرانسيم نمونههای شيشههاي زيستفعال حاوي استرانسيم و شيشه زيستفعال حاوي استرانسيم و روي بهطور همزمان به سرعت و سپس این مقادیر از روز 7 تا 14 بسیار آهسته افزایش مييابد. نتایج نشان داد که بیشتر يونهای استرانسيم بـه سرعت در محلول شبيهسازي شده بـدن حل میشوند، اما غلظت روی پس از 14 روز غوطهوري، در مقادیر بسیار پایین نگهداشته شده که نشاندهنده حلالیت پایین روی ميباشد. غلظت فسفر از همه نمونهها در طول 7 روز اول به سرعت کاهش مییابد و پس از آن ثابت میماند. 7 روز اول کاهش جزئی pH برای نمونه شيشه زيستفعال حاوي روي و افزایش آرام نمونه شيشه زيستفعال حاوي استرانسيم و شيشه زيستفعال حاوي روي و استرانسيم بهطور همزمان وجود دارد [30].
طی 24 ساعت اول pH برای هر دو نمونه شيشه زيستفعال حاوي 5 و 8 درصد مولی روي هنگام غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن افزايش مييابد كه نشاندهنده آزاد شدن یونهای استرانسيم و روي در محلول شبيهسازي شده بدن ميباشد [31]. علاوه بر این، pH با گذشت زمان برای دو شيشه تا 4 روز افزایش مییابد، اما یک کاهش جزئی در pH از 4 به 14 روز برای شيشه زيستفعال حاوي 8 درصد مولی روي وجود دارد، در حالی که به هیچ عنوان کاهش pH برای شيشه زيستفعال حاوي 5 درصد مولی روي مشاهده نشد. مصرف کامل یونهای فسفات در هنگام تشکیل آپاتایت، تشکیل کربناتها را ممکن میسازد که منجر به کاهش pH میشود [31].
غلظت Si+2 و Ca+2 تا روز 7 غوطهوری افزایش یافت که يكدفعه با کاهش ناگهانی برای هر دو نمونه S5Z0 و S5Z5 همراه بود. ضمن اینکه غلظت P+5 تا روز 7، کاهش یافت. با توجه به نتایج اندازهگیریها، روند pH از افزایش به نسبتاً پایدار پس از 7 روز غوطهوری تغییر یافت. با وجود مقادير زياد استرانسيم در ترکیب، مقدار زيادی از کاتیونهای قلیایی Ca+2 و Sr+2 آزاد شدند [32].
تغییر غلظت یونهای Ca+2 میتواند شرایط رقابت بین سرعت انحلال و فرآیندهای تهنشيني را بيان کند. قبل از غوطهوري، غلظت کلسیم در محلول شبيهسازيشده بدن تقریباً 100 میلیگرم در لیتر است. افزایش غلظت کلسیم برای همه نمونهها در پایان روز اول به انحلال فاز شیشههای زیستی نسبت داده میشود. غلظت کلسیم بالاتر از 100 میلیگرم در لیتر بـه این معنی است کـه سرعت انحلال سریعتر از میزان تهنشيني است، برای غلظتهای کلسیم کمتر از 100 میلیگرم در لیتر برعکس است و کاهش غلظت کلسیم از 4 تا 15 روز به دلیل مصرف یونهای کلسیم از طریق تشکیـل آپـاتـایت بـر روی سطح آنهـا ميباشد. غلظت یونهای P+5 را در محلول شبيهسازيشده بدن قبل از غوطهوری فقط ppm30 است. اين غلظت با افزودن مقدار روی افزایش مییابد. انحلال فسفر از روز اول تا روز چهارم افزایش مییابد و سپس به تدریج از 4 تا 14 روز کاهش مییابد. این کاهش غلظت فسفر به دلیل مصرف یونهای فسفات از طریق تشکیل آپاتایت بر روی سطوح نمونههـای شیشههـاي 0، 5 و 8 درصد مـولی روي ميباشد. انحلال یونهای +Ca2 از نمونهها منجر به افزایش موضعی مقدار pH مایع اطراف میشود که تأثیر زیادی بر حلالیت نسبی فاز مختلف فسفات دارد که ميتواند منجر به رسوب کریستالهای جدید آپاتایت روی سطح شیشه شود. عنصر روی شناساییشده در ترکیبات رسوب یافته نشان میدهد که روی میتواند در مراحل اولیه حل از تشکیل فاز آپاتایت در محلول جلوگیری کند [32].
شکل (5): غلظت یون سیلیسیم قبل و پس از 7 و 14 روز غوطهوري نمونههای S5Zn0، S5Zn5 و S5Zn8 در محلول شبيهسازيشده بدن.
شکـل (6): غلظت یـون فسفر قبـل و پس از 7 و 14 روز غـوطهوري نمونههای S5Zn0، S5Zn5 و S5Zn8 در محلول شبيهسازيشده بدن.
شکل (7): غلظت یون استرانسیم قبل و پس از 7 و 14 روز غوطهوري نمونههای S5Zn0، S5Zn5 و S5Zn8 در محلول شبيهسازيشده بدن.
شکـل (8): غلظت یـون روی قبـل و پس از 7 و 14 روز غـوطهوري نمونههای S5Zn0، S5Zn5 و S5Zn8 در محلول شبيهسازيشده بدن.
شکل (9): مقـدار pH قبـل و پس از 7 و 14 روز غـوطهوري نمونـههای S5Zn، S5Zn5 و S5Zn8 در محلول شبيهسازيشده بدن.
3-3- بررسي ريزساختار سطح
اشکال (10) تا (12) تصاویر ريزساختار هيدروكسيآپاتايت تشكيلشده بر روی سطح نمونهها، قبل و پس از 7 و 14 روز غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن را نشان ميدهند. با توجه به اين تصاویر تأیید شد که حضور روی بیش از 5 درصد مولی در ترکیب شیمیایی شیشه زیستفعال، تشکیل هيدروكسيآپاتايت را به تأخیر میاندازد. با توجه به افزایش زمان غوطهوری، ذرات هيدروكسيآپاتايت بیشتری تشکیل شده كه منجر به پوشاندن سطح شیشه زیستفعال موردنظر ميشود، اما با افزایش مقدار روی از 5 به 8 درصد مولی پس از 7 و 14 روز غوطهوری مقدار کمتری از رسوبات هيدروكسيآپاتايت مشاهده شده است که بهطور کامل در نتایج الگوهای طیفسنجی تبدیل فوریه فروسرخ کاملاً مشهود است. مطابق با تصاویر شکل (11)، سطح شیشه زیستفعال نمونهی S5Z5 در روزهای 7 و 14، کاملاً توسط هیدروکسیآپاتایت پوشانده شده است. بدیهی است که ذرات هیدروکسیآپاتایت تشکیلشده بر روی سطح نمونه شيشه زيستفعال S5Z5 بزرگتر از ذرات هیدروکسی آپاتایت تشکیلشده بر روی سطح نمونه شيشه زيستفعال S5Z0 هستند. ريزساختار هیدروکسیآپاتایت تشکیلشده روی سطح نمونه شيشه زيستفعال S5Z5 به شکل ذرات کروی میباشد.
پژوهشهای پیشین که توسط حصارکی و همکاران انجام شد نشان داد که با افزایش زمان غوطهوری، ذرات کروی هیدروکسیآپاتایت روی سطح نمونهها ریزتر و متراکمتر شده است و همچنین سطح شیشه زیستفعال به صورت متراکمتری پوشانیده شده است [27]. در نتیجه با افزایش میزان روی در شیشه زیستفعال تا 5 درصد مولی نیز موجب ریزتر و متراکمتر شدن ذرات هیدروکسیآپاتایت روی سطح شیشههای زیستفعال و از 5 تا 8 درصد مولی تشکیل هیدروکسیآپاتایت کاهش پیدا میکند که در پژوهشهای پیشین گزارش شده است [35-33].
با توجه به نتایج پیشین، هنگامی که غلظت یونهای کلسیم شروع به کاهش میکند، باندهای کربنات و فسفات مربوط به ذرات هیدروکسیآپاتایت 7 روز پس از غوطهوری، در الگوهاي طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ ظاهر شد و ذرات کروی در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در همان دوره ظاهر شدند. تشکیل شدن هیدروکسیآپاتایت در روز 7 و 14 در ریزساختار مربوط به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبـشی در تطابق کـامل بـا نتـایج حـاصل از الگـوهاي طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ میباشد.
شکل (10): ریـزساختار سطح نمونه S5Z0 پس از 7 (الف و ب) و 14 (پ و ت) روز غوطهوری در محلول شبیهسازیشده بدن.
شکل (11): ریـزساختار سطح نمونه S5Z5 پس از 7 (الف و ب) و 14 (پ و ت) روز غوطهوری در محلول شبیهسازیشده بدن.
شکل (12): ریـزساختار سطح نمونه S5Z8 پس از 7 (الف و ب) و 14 (پ و ت) روز غوطهوری در محلول شبیهسازی شده بدن.
4- نتیجهگیری
با توجه به مباحث ارائهشده و اهداف پژوهش همچون خواص ساختاری، زیستسازگاری و زیستفعالی درصدهای مختلف اکسید روی بر روی سطح شیشه زیست فعال 60mol%SiO2-36mol%CaO-4mol%P2O5-5mol%SrO حاوی درصدهای مختلف 0، 5 و 8 درصد مولی روی سنتز شده به روش سُل-ژل، میتوان نتیجه گرفت که با توجه به تشکیل لایه هیـدروکسیآپـاتـایت در شرایط عملی و آزمونهای مشخصهیابی نظیر تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوهاي طيفسنجي تبديل فوريه فروسرخ که به منظور بررسی زیستفعالی و تشکیل برونتنی هیدروکسی آپاتایت مورد استفاده قرارگرفته است، نتایج حاکی از آن نشان میدهد که حضور درصدهای متفاوت روی منجر به تفاوت رفتاری شیشههای سنتز شده در زمانهـای متفاوت میگردد، بدینصورت که برای نمونهی S5Z0 و نمونهی S5Z5 پس از 7 روز غوطهوری در محلول شبیهسازی شده بدن تشکیل هیدروکسیآپاتایت بر روی سطح تأیید میگردد و همچنین با افزایش زمان غوطهوری تا 14 روز میزان تشکیل آپاتایت افزایش یافته است. این امر در حالی است که برای نمونهی S5Z8 حتی پس از 14 روز غوطهوری نمونه در محلول شبیهسازی شده بدن نیز تشکیل آپاتایت تأیید نگردیده است و بهترین شرایط زیستفعالی برای دو نمونهی S5Z0 و S5Z5 قابلمشاهده است. همچنین نتایج مربوط به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان میدهد که ریزساختار هیدروکسیآپاتایت به صورت کروی است و با افزایش زمان غوطهوری درصد بیشتری از سطح توسط هیدروکسی آپاتایت پوشیده میشود و ذرات آپاتایت شروع به رشد میکنند.
5- مرجع
[1] M. S. Al-Buriahi, Z. A. Alrowaili, C. Eke & et al, "An important role of Ba2+, Sr2+, Mg2+, and Zn2+ in the radiation attenuation performance of CFCBPC bioactive glasses", J Aust Ceram Soc, vol. 58, pp. 461–473 2022.
[2] J. R. Jones, "Review of bioactive glass: from Hench to hybrids", Acta Biomater, vol. 9, pp. 4457, 2013.
[3] L. Hench, I. Xynos & J. Polak, "Bioactive glasses for in situ tissue regeneration", J. Biomater. Sci. Polym. Ed. vol. 15, pp. 543–562, 2004.
[4] M. Elsa & A. Moghanian, "Comparative study of calcium content on in vitro biological and antibacterial properties of silicon-based bioglass", Int. J. Civ. Mech. Eng, vol. 13, pp. 288–295, 2019.
[5] A. Hoppe, N. S. Guldal & A. R. "Boccaccini", Biomaterials, vol. 32, pp. 2757, 2011.
[6] A. Ebrahim Z. Y. Mahdy, M. Khattari, Waheed S. Salem & Ibrahim. "Study the structural, physical, and optical properties of CaO–MgO–SiO2–CaF2 bioactive glasses with Na2O and P2O5 dopants", J. Materials Chemistry and Physics. vol. 286. P. 126231. 2022.
[7] L. Hench, R. Splinter, W. Allen & T. Greenlee, "Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials", J. Biomed. Mater. Res, vol. 5, pp. 117–141, 1971.
[8] P. Kumar, B. Dehiya & A. Sindhu, "Bioceramics for hard tissue engineering applications: a review", Int. J. Appl. Eng. Res, vol. 5, pp. 2744–2752, 2018.
[9] M. D. O Donnell, P. L. Candarlioglu, C. A. Miller, E. Gentleman, M. M. Stevens, J. P. Zhong, X. Y. Liu, J. Chang, E. L. Cabarcos, K. D. Luk, W. K. Chan, J. C. Leong & P. J. Meunier, "Materials characterisation and cytotoxic assessment of strontium-substituted bioactive glasses for bone regeneration", J. Mater. Chem, vol. 20, no. 40, pp. 8934, 2010.
[10] K. M. Ereiba, A. S. Abd Raboh & A. G. Mostafa, "Characterization of some bioactive glasses based onSiO2 –CaO–P2 O5 –SrO quaternary system prepared by sol–gel method", Nat. Sci., vol. 12, no. 5, 2014.
[11] E. Bonnelye, A. Chabadel, F. Saltel & P. Jurdic, "Dual Effect of Strontium Ranelate: Stimulation of Osteoblast Differentiation and Inhibition of Osteoclast Formation and Resorption In Vitro", Bone, pp. 129-138, 2008.
[12] C. T. Chasapis, A. C. Loutsidou, C. A. Spiliopoulou & M. E. Stefanidou, "Zinc and human health: an update", Arch. Toxicol, pp. 521–534, 2012.
[13] N. Mutlu, F. Kurtuldu, I. Unalan, Z. Neščáková, H. Kaňková, D. Galusková, M. Michálek, L. Liverani, D. Galusek & A. R. Boccaccini, "Effect of Zn and Ga doping on bioactivity, degradation, and antibacterial properties of borate 1393-B3 bioactive glass", J. Ceramics International, vol. 48, pp. 16404-16417, 2022.
[14] Q. Chen, X. Zhao, W. Lai, Zh. Li, D. You, Zh. Yu, W. Li & X. Wang, "Surface functionalization of 3D printed Ti scaffold with Zn-containing mesoporous bioactive glass", J Surface and Coatings Technology, vol. 435, pp. 128236, 2022.
[15] J. Ovesen, B. Moller-madsen, G. Thomsen, G. Danscher & L. Mosekilde, "The Positive effects of zinc on skeletal strength in growing rats", Bone, vol. 29, no. 6, pp. 565–570, 2001.
[16] X. Shen, K. H. Ru Yie, X. Wu, Z. Zhou, A. Sun, A. M. Al-bishari, K. Fang, M. A. Al- Baadani, Zh. Deng, P. Ma & J. Liu, "Improvement of aqueous stability and anti-osteoporosis properties of Zn-MOF coatings on titanium implants by hydrophobic raloxifene", J Chemical Engineering Journal, vol. 430, pp. 133094, 2022.
[17] J. R. Jones, "Review of bioactive glass: From Hench to hybrids", Acta Biomater, vol. 9, no. 1, pp. 4457–4486, 2013.
[18] J. R. Jones, “Review of bioactive glass: From Hench to hybrids,” Acta Biomater., vol. 9, no. 1, pp. 4457–4486, 2013.
[19] E. Bonnelye, A. Chabadel, F. Saltel & P. Juridic, "Dual effect of strontium ranelate: Stimulation of osteoblast differentiation and inhibition of osteoclast formation and resorption in vitro", Bone, vol. 42, no. 1, pp. 129–138, Jan. 2008.
[20] A. Houaoui & J. Massera, "Bioactive Glasses in Orthopedics. Biofabrication for Orthopedics: Methods", Techniques and Applications, no. 1, pp: 211-241, 2022.
[21] A. Moghanian, S. Firoozi & M. Tahriri, "Characterization, in vitro bioactivity and biological studies of sol-gel synthesized SrO substituted 58S bioactive glass", Ceram. Int., 2017.
[22] E. Saino, S. Grandi, E. Quartarone, V. Maliardi, D. Galli, N. Bloise, L. Fassina, M. G. C. D. Angelis, P. Mustarelli, M. Imbriani & L. Visai, "In vitro calcified matrix deposition by human osteoblasts onto a zinc-containing bioactive glass", Eur. Cells Mater., 2011.
[23] N. J. Lakhkar, E. A. Abou Neel, V. Salih & J. C. Knowles, “Strontium oxide doped quaternary glasses: effect on structure, degradation and cytocompatibility", J. Mater. Sci. Mater. Med, vol. 20, no. 6, pp. 1339–1346, Jun. 2009.
[24] T. Kokubo & Takadama, "How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? ", Biomaterials, vol. 27, no. 15, pp. 2907-2915, 2006.
[25] M. C. Enright, D. A. Robinson, G. Randle, E. J. Feil, H. Grundmann & B. G. Spratt, "The evolutionary history of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)", Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 99, no. 11, pp. 7687–7692, May 2002.
[26] M. Shams, M. Karimi, M. Ghollasi, N. Nezafati & A. Salimi, "Electrospun poly-l-lactic acid nanofibers decorated with melt-derived S53P4 bioactive glass nanoparticles: the effect of nanoparticles on proliferation and osteogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells in vitro", Ceramics International, vol. 44, no. 16, pp. 20211–20219, 2018.
[27] S. Hesaraki, M. Gholami, S. Vazehrad & S. Shahrabi, "The effect of Sr concentration on bioactivity and biocompatibility of sol–gel derived glasses based on CaO–SrO–SiO2–P2O5 quaternary system", Materials Science and Engineering: C, vol. 30, no. 3, pp. 383–390, 2010.
[28] N. Nezafati F. Moztarzadeh & S. Hesaraki, "Surface reactivity and in vitro biological evaluation of sol gel derived silver/calcium silicophosphate bioactive glass" Biotechnology and Bioprocess Engineering, vol.17, no. 4, 746–754, 2012.
[29] A. Oki, B. Parveen, S. Hossain, S. Adeniji & H. Donahue, "Preparation and in vitro bioactivity of zinc containing sol‐gel–derived bioglass materials", Journal of Biomedical Materials Research Part A: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials, vol. 69, no. 2, pp. 216–221, 2004.
[30] X. Wu, G. Meng, Sh. Wang, F. Wu, W. Huang & Zh. Gu, "Zn and Sr incorporated 64S bioglasses: Material characterization", In-vitro bioactivity and mesenchymal stem cell responses, vol. 52, pp. 246, 2015.
[31] M. Elgendy, M. E. Norman, A. R. Keaton & C. T. Laurencin, "Osteoblast-like cell (MC3T3-E1) proliferation on bioerodible polymers: An approach towards the development of a bone-bioerodible polymer composite material", Biomaterials, vol. 14,
pp. 263-269, 1993.
[32] Y. C. Fredholm, N. Karpukhina, D. S. Brauer, J. R. Jones, R. V. Law & R. G. Hill, Influence of strontium for calcium substitution in bioactive glasses on degradation, ion release and apatite formation", Journal of the Royal Society Interface, vol. 9, no. 70, pp. 880-889, 2012.
[33] J. Bejarano, P. Caviedes & H. Palza, "Sol–gel synthesis and in vitro bioactivity of copper and zinc-doped silicate bioactive glasses and glass-ceramics", Biomedical Materials, vol. 10, no. 2, 25001, 2015.
[34] م. خورسند قاینی، "بررسی خصوصیات حرارتی کامپوزیت پلی لاکتیک اسید با ذرات شیشه زیستفعال 5S45 و هیدروکسیآپاتایت (HA) بهمنظور استفاده در پیچهای تداخلی قابل جذب"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 11، شماره 4، صفحه 56-55، 1396.
]35[ م. نصر اصفهانی، "مقایسه خواص فیزیکی-شیمیایی سه نوع پوشش نانو ساختار شیشه زیستفعال و زیستفعالی آنها"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 3، شماره 1، صفحه 35-29، 1388.
6- پینوشت
[1] Biomedical
[2] Bioactive Glasses (BGS)
[3] Bone Tissue Engineering
[4] Biomaterials
[5] Host
[6] Hench
[7] Implant
[8] Biocompatibility
[9] Bioactivity
[10] Osteogenesis
[11] Osteoporosis
[12] Bone resorption
[13] Homeostasis
[14] Mineralization
[15] Bone Absorption
[16] Maintain Bone Mass
[17] Osteoporosis
[18] Doped Zinc
[19] Ca-P
[20] Osteoclasts
[21] Simulated Body Fluid (SBF)
[22] Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
[23] Hydroxyapatite
[24] Scanning Electron Microscope (SEM)
[25] Inductivity Coupled Plasma (ICP-AES)
Please cite this article using:
Noushin Nankali, Amir Hossein Moghanian, Morteza Saghafi Yazdi, Characterization and Investigation of Biocompatibility of Bioactive Glass 60 mol%SiO2-36 mol%CaO-4 mol%P2O5-5 mol%SrO Containing Zinc, New Process in Material Engineering, 2024, 18(1), 15-24.