Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi
محمدحسين فتحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Mohammadi Zahrani
احسان محمدي زهراني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Fabrication and characterization of fluoridated hydroxyapatite nanopowder via sol-gel route and mechanochemical synthesis
Fluorine-substituted hydroxyapatite (FHA) has attracted much attention and increasingly investigated as clinical restoration materials in recent years due to the extensive findings of partially fluoridated hydroxyapatite in bone and teeth and, also, favorable effect of fluoride on bone ingrowth. In this study FHA powders were synthesized by solid-state reaction via mechanical alloying (MA) method and sol-gel route, with a chemical composition of Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2-x F x, with x = 0.0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0. The MA process was done under different conditions (I-V) in order investigating the effect of MA parameters on the syntheses and characterize of produced nanopowders. The synthesized powder was characterized using X-ray diffraction (XRD), Transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and ICP-OES analysis to evaluate phase composition, morphology and particle size, functional chemical group and purity of products, respectively. The in vitro test was performed by immersion of powders in Kokubo's SBF medium up to 4 week. The changes of pH of the SBF medium were measured at pre-determined time intervals using a pH meter. The calcium and phosphorous ions concentrations of SBF medium were determined using ICP-OES analysis. The apatite formation on the surface of the samples as consequence of the dissolution and precipitation process of calcium phosphate was investigated by scanning electron microscopy (SEM). FTIR results combined with the X-ray diffraction exhibited single phase of homogeneous FHA with carbonate peaks in the FTIR spectrum after 6 hr under the best MA conditions (condition III). TEM results showed that obtained powder after 6hr of milling under the condition III was compost of FHA nanoparticles (35-65 nm). In vitro test illustrated that dissolution rate of FHA decreased as a result of increasing fluorine content of FHA powders. Moreover the larger quantity of tiny nucleus was observed on surface of fluorapatite samples with respect to other samples. However, the quantity of precipitated bone-like apatite crystals on the surface of samples decreased as fluorine content increased.
چکيده بخش آلي استخوان شامل الياف کلاژن و بخش معدني آن فاز آپاتيت است که الياف کلاژن در نقش زمينه و مينرال آپاتيت به صورت رسوباتي در اين زمينه وجود دارد. در ساختار بافت استخوان يون‌هايي چونNa +1 ،K +1 ، Mg +2 ، CO 3 -2 وF -1 وجود دارندکه از بين اين يون‌ها، CO 3 -2 و F -1 تاثير بيشتري بر رفتار و خواص بخش معدني استخوان مي‌گذارند و ثابت شده است که حضور يون F -1 در حد خيلي کم در بافت دندان و استخوان جهت متابوليسم بافت و حفظ عملکرد زيستي آن ضروري است. هدف از پژوهش حاضر، تهيه و مشخصه‌يابي نانوپودر فلوئورهيدروکسي‌آپاتيت با 0 ، 25 ، 50 ، 75 و 100 درصد جايگزيني يون فلوئور در ساختار به دو روش آسياکاري پرانرژي و سل- ژل بود. از تکنيک پراش پرتو ايکس ( XRD ) به منظور تأييد حضور فازهاي مطلوب در ترکيب و آناليز حرارتي افتراقي ( DTA ) براي ارزيابي رفتار حرارتي محصول توليدي استفاده شد. به منظور بررسي شکل و توزيع اندازه ذرات پودر نانومتري از ميکروسکوپ الکتروني عبوري ( TEM ) و نيز ميکروسکوپ الکتروني روبشي ( SEM ) و از طيف‌سنجي مادون‌قرمز با تبديل فوريه ( FTIR ) براي آناليز بنيان‌هاي موجود در پودر حاصل استفاده گرديد. با توجه به آزمون‌هاي صورت گرفته ونيز بررسي ترموديناميکي سيستم، مکانيزمي جهت توضيح واکنش‌هاي صورت گرفته در حين آسياکاري مخلوط پودري فلوئورآپاتيت به عنوان فرضيه مطرح شد. فلوئورهيدروکسي‌آپاتيت توليد شده به روش آسياکاري پرانرژي به منظور ارزيابي خواص سازگاري‌زيستي به مدت چهار هفته در محلول شبيه سازي شد? بدن ( SBF ) ، غوطه‌ور گرديد. تاثير حضور يون فلوئور بر جوانه‌زني و رشد رسوبات آپاتيت بر سطح نمونه‌ها از طريق ميکروسکوپ‌الکتروني روبشي بررسي شد. از آزمون پلاسماي زوج القايي ( ICP-OES ) براي تعيين ميزان رهايش يون‌هاي فسفر و کلسيم از پودرهاي فلوئورهيدروکسي‌آپاتيت در زمان‌هاي مختلف غوطه‌وري استفاده شد و ميزان رهايش يون فلوئور در محلول نيز مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور توليد نانوپودرهاي فلوئورهيدروکسي‌آپاتيت که بتوانند الزامات ارائه شده در استانداردASTM F1185-88 را جهت کاربرد در بدن موجود زنده برآورده کنند، بهترين پارامترهاي آسياکاري شامل سرعت چرخش آسيا، نسبت گلوله به پودر و نهايتاً تعداد و سايز گلوله‌ها بدست آمد و خلوص نانوپودر توليدي از طريق آناليز پلاسماي زوج القايي مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور توسعه کاربرد محصول توليدي دونوع پوشش فلوئورآپاتيت تک‌فاز و نيز پوشش کامپوزيتي فلوئورآپاتيت / نيوبيوم به روش پاشش‌پلاسمايي بر زيرلايه فولاد زنگ‌نزن توسعه پيدا کرد. بعلاوه، پوشش نانوساختار فلوئورآپاتيت بر زيرلايه فولاد زنگ‌نزن به روش سل- ژل ايجاد شد. براي بررسي رفتار خوردگي نمونه‌هاي پوشش‌دار نيز آزمون الکتروشيميايي پتانسيوديناميکي مورد استفاده قرار گرفت. از بين حالات آسياکاري پنج‌گانه مورد استفاده در اين پژوهش، فقط محصول توليد شده بعد از شش ساعت آسياکاري تحت حالت آسياکاري که شامل سرعت چرخش آسيا معادل با rpm 300 ، نسبت گلوله به پودر 35 و نيز تعداد 8 گلوله به قطر 2 سانتيمتر بود،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی