Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Hossein Edris
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hamed Ghomi
حامد قمي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Fabrication and characterization of nanostructure bioceramic composite foam for using in tissue engineering
Fabrication and Characterization of Nanostructure Bioceramic Composite Foam for Using in Tissue Engineering Hamed Ghomi چکيده انگليسي h.ghomi@ma.iut.ac.ir Date of Submission: 2011/03/12 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Farsi Supervisor : Mohammadhossein Fathi (fathi@cc.iut.ac.ir ) Hossein Edris ( h-edris@cc.iut.ac.ir ) The new challenge in biomaterials is to enhance the body’s own regenerative capacity by stimulating genes that initiate repair at the site of damage or disease. Highly porous bioceramic scaffolds (foams) supply a framework for enhanced cell infiltration and migration throughout the scaffold, and act as a template for bone growth. Hydroxyapatite (HA) is characterized by its high biocompatibility and close chemical similarity to biological apatite . However, its reactivity with existing bone and the rate at which bone apposes and integrates with HA is relatively low. BGs are more reactive, degradable, osteoconductive, and show better bioactivity than HA. BGs could bond to hard and soft tissue and the degradation products of them could stimulate the production of growth factors, cell proliferation and activate the gene expression of osteoblast. The limiting factor in the use of BGs is the inherent brittleness of glass. If HA and BG are to be combined in an optimized tissue engineering scaffold, then the designed composite allows for the creation of bioresorbable and bioactive scaffolds with tailored physical and mechanical properties. Considering benefits of nanostructure bioceramics, in this study effort was focused on fabrication and characterization of nanostructure bioceramic composite foam. For this purpose, HA and BG nanopowders were synthesized by the sol-gel method and nanocomposite foams were prepared on addition of 63S BG to
چکيده در سال‌هاي اخير چالش اساسي براي تأمين مواد جديدي که نياز به کاشتني‌هاي دائمي ساخته شده از مواد مهندسي را برطرف سازد و با تحريک مکانيزم‌هاي بازسازي خود بدن بافت‌ها را درمان و التيام بخشد، بوجود آمده است. مشخص شده که داربست‌ها و فوم‌هاي متخلخل که از موادي با ترکيب مشابه بافت مورد تعويض و ترميم تهيه شده‌اند و داراي خواص بيولوژيکي و مکانيکي مناسب هستند، مي‌توانند به عنوان يک الگوي سه‌بعدي موقت براي چسبيدن، تکثير و مهاجرت سلول‌ها و شکل‌گيري بافت جديد عمل کنند. هيدروکسي‌آپاتيت به دليل نزديک بودن ترکيب شيميايي به بخش معدني استخوان و در نتيجه زيست‌سازگاري عالي براي سال‌هاي زيادي به عنوان ماده کلينيکي و جايگزين استخوان مورد استفاده قرار ‌گرفته است. شيشه‌هاي زيست‌فعال نيز با بافت‌هاي سخت و نرم بدون باقي‌گذاشتن محل التيام پيوند برقرار مي‌کنند و محصولات حاصل از انحلال آن‌ها باعث بيان سريع ژن‌هايي مي‌شود که تشکيل استخوان و توليد فاکتورهاي رشد را تنظيم مي‌کند. در اين پژوهش با توجه به مزاياي بيوسراميک‌هاي نانوساختار و فر‌ايند قالب‌ريزي ژل تلاش بر توليد فوم‌هاي نانوساختار از جنس هيدروکسي‌آپاتيت و شيشه‌ زيست‌فعال متمرکز شد. به اين منظور نانوپودرهاي هيدروکسي‌آپاتيت و شيشه‌ زيست‌فعال به روش سل-ژل توليد شد و فوم‌هاي کامپوزيتي از نانوپودرهاي مذکور به روش قالب‌ريزي ژل تهيه شد. فوم‌هاي کامپوزيتي به منظور دست‌يابي به ترکيب خواصي چون ترکيب شيميايي مشابه هيدروکسي‌آپاتيت با بخش معدني استخوان و زيست‌فعالي و زيست‌اضمحلالي بالاي شيشه‌ زيست‌فعال با اضافه کردن پودر شيشه‌ زيست‌فعال به پودر هيدروکسي‌آپاتيت به ميزان صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد وزني تهيه شد. آناليز پراش پرتو ايکس (XRD) به منظور بررسي ساختار فازي استفاده شد. بررسي مورفولوژي و توزيع اندازه حفرات فوم‌هاي کامپوزيتي با ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) انجام گرفت. آناليز عنصري با تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDX) براي مشخص نمودن ترکيب شيميايي و بررسي يکنواختي توزيع دو پودر در ساختار استفاده شد. به منظور بررسي اندازه ذرات پودرهاي اوليه و اندازه دانه فوم‌هاي کامپوزيتي تهيه شده، از ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) بهره گرفته شد. ميزان تخلخل نمونه‌ها به دو روش يکي با استفاده از روش ارشميدس و ديگري با اندازه‌گيري ابعاد فوم‌ها تعيين شد. مساحت سطح مخصوص و متوسط اندازه ذرات با استفاده از تکنيک جذب سطحي نيتروژن (BET) تعيين شد. آزمون غوطه‌وري در محلول شبيه‌سازي شده بدن به منظور بررسي خواص زيست‌فعالي و زيست‌اضمحلالي فوم‌هاي توليدي انجام گرفت و از روش‌هاي طيف‌سنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR)، پراش پرتو ايکس و ميکروسکوپ الکتروني روبشي براي تشخيص و تأييد تشکيل لايه آپاتيت و بررسي ميزان پرشدن حفرات استفاده شد. از تکنيک طيف‌سنجي نشري نوري زوج پلاسماي القايي (ICP-OES) براي تعيين ميزان رهايش يون‌هاي کلسيم و فسفر از فوم‌هاي کامپوزيتي استفاده شد. نتايج به‌دست آمده توليد موفقيت‌آميز فوم کامپوزيتي نانوساختار با ميزان تخلخل بالاتر از 84 درصد، اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر و اندازه حفره بين 100 تا 400 ميکرومتر را نشان داد. با افزايش مقدار شيشه‌ زيست‌فعال تا 25 درصد وزني استحکام فوم‌ها افزايش داشت و افزايش بيشتر شيشه‌ منجر به کاهش استحکام شد. مقادير استحکام به‌دست آمده در محدوده حد استحکام پاييني براي استخوان اسفنجي است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی