بررسی زیست فعالی نانو کامپوزیت آپاتیت طبیعی- دیوپساید متراکم سازی شده به روش زینترینگ دو مرحله ای جهت مصارف پزشکی

محورهای موضوعی : بیومواد

نسرین رفیعی ¹ , ابراهیم کرمیان ²

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا
2 - استادیار، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی

تاریخ دریافت : 1394/04/30 تاریخ پذیرش : 1395/06/23 تاریخ انتشار : 1395/06/01

کلید واژه: "دیوپساید", "زینترینگ دو مرحله‌ای", " هیدروکسی آپاتیت طبیعی", " زیست فعالی",

چکیده مقاله :

در این تحقیق به منظور دستیابی به کامپوزیت مناسب آپاتیت طبیعی- دیوپساید با خواص زیست فعالی مطلوب، ابتدا ترکیبات مختلف هیدروکسی آپاتیت طبیعی و دیوپساید (حاوی 10، 20، 30 و 40 درصد وزنی دیوپساید)، تهیه و تحت عملیات حرارتی زینترینگ دو مرحله‌ای متراکم سازی شدند و سپس استحکام فشاری سرد (CCS) و آپاتیت سازی نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین جهت مشخصه‌یابی نمونه‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، و آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان استحکام (MPa 63) متعلق به نمونه کامپوزیت حاوی 20% دیوپساید بود و تصاویر SEM و طیف میکروآنالیز EDS ، تشکیل رسوب آپاتیتی بر سطح این نمونه پس از 28 روز غوطه‌وری در محلول شبیه سازی شده بدن را تایید کردند. همچنین یون سنجی انجام شده بر روی این نمونه، کاهش غلظت یون کلسیم از 100 به 93 و یون فسفر از 31 به 28(ppm) را نشان داد که بیانگر تشکیل آپاتیت بر روی این نمونه می‌باشد. لذا با توجه به نتایج به دست آمده، نمونه کامپوزیتی حاوی 20 درصد وزنی دیوپساید و 80 درصد وزنی هیدروکسی آپاتیت طبیعی را می‌توان به عنوان یک نانوبیوسرامیک مطلوب جهت مصارف پزشکی از جمله ارتوپدی معرفی کرد.

چکیده انگلیسی:

In this study, to achieve the appropriate composite of natural apatite-diopside with desired bioactivity properties, the various compounds containing 10, 20, 30 and 40 wt.% diopside were prepared and compressed under the two-steps sintering heat treatment. Then the mechanical strength, density and bioactivity of the samples were evaluated. Scanning Electron Microscope (SEM), X-ray energy dispersion spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction analysis (XRD) were used in order to samples' characterization. Results showed that the sample with 20 wt.% diopside had the highest strength (63 MPa), and the SEM images and EDS spectrum confirmed that the apatite diposits is formed on the surface of this sample after 28 days immersion in simulated body solution (SBF). Ion measurment showed the decrease in concentration of Ca ions from 100 to 93 ppm and P ions from 31 to 28 ppm which indicates the formation of apatite on the sample. By considering the obtained results, the composite sample containing 20 wt.% diopside and 80 wt.% natural hydroxyapatite as a ceramic nanobiocomposite with desirable mechanical properties along with appropriate bioactivity could be introduced for medical purposes such as orthopedic.

منابع و مأخذ:

[1]     T. Nonami, “Developmental Study of diopside for use as Implant Materials”, Materials Research Society Proceeding, Vol. 252, pp. 87-92, 1992.

 

[2]     T. Nonami & S. Tsutsumi,“Study of diopside ceramics for biomaterials”, Journal of materials Science: Materials in Medicine, Vol. 10, pp. 475-479, 1999.

 

[3]     M. Zhang & Ch.Liu. “Hydroxyapatite /AL₂O₃/ Diopside Ceramic Compositions and their behaviour in simulated body fluid”, Materials Science and Technology, Vol. 5, pp. 378-382, 2013.

 

[4]       م. ح. فتحی، آ. حنیفی و ب. مستغاثی،" خواص و کاربرد پزشکی بیوسرامیک‌ها"، انتشارات ارکان دانش 1-48-183-207، 1388.

 

[5]     L. Hench & J. Wilson, “An Introduction to bioceramics, Advanced Series in Ceramics”, World Scientific, Vol. 17, 1993.

 

[6]     S. Ni, J. Chang & L. Chou, “In vitro studies of novel CaO-SiO₂-MgO system composite bioceramics, Journal Materials Science”, Materials.Medical, Vol. 19, pp. 359-67, 2008.

 

[7]     G. B. P. Ferreira, J. F. Silva, R. M. Nascimento, U. U. Gomes & A. E. Martinelli, “Two-step sintering applied to ceramics Sintering of Ceramics”, New Emerging Techniques, 2012.

 

[8]     P. Feng, M. Niu, C. Gao, S. Peng & C. Shuai, “A novel two-step sintering for nano-hydroxyapatite scaffolds for bone tissue engineering”, Scientific reports, 2014.

 

[9]     A. Binnaz & H. Yoruc, “Preparation and in vitro bioactivity of CaSiO₃ Powders”, Ceramics International, Vol. 33, pp. 687-692, 2007.

 

[10] T. Kokubo & H. Takadam, “How useful in SBF in predicting in vivo bone bioactivity”, Biomaterials, Vol. 27, pp. 2907-2915, 2006.

 

[11] T. Nonami, “In vivo and in vitro testing of diopside for biomaterial”, Journal of the society of materials for resource of Japan, Vol. 8, No. 2, pp.12-18, 1995.

 

[12] S. Yamamoto & T. Nonami, “Fundamental Study on apatite precipitate ability of CaO-MgO-SiO₂ Compounders employed pseudo body solution of application for biomaterials”, Journal of Australian Ceramic Society, Vol. 48, No. 12, pp. 180-184, 2012.

 

[13] M. Zhang & Ch. Liu, “Hydroxyapatite /Diopside Cerami Compostions and their behaviour in Simulated body fluid”, Ceramics International, 2025-2029, 2011.