Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Hossein Edris
محمدحسین فتحی (استاد راهنما) حسین ادریس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahsa Mohammadrezaie
مهسا محمدرضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Fabrication and characterization of nanostructure forsterite-hydroxyapatite composite foam for tissue engineering applications
In this study, effort was focused on fabrication and characterization of nanostructure bioceramic composite foam. For this purpose, Hydroxyapatite (HA) and forsterite nanopowders were synthesized by sol-gel and mechanochemical method, respectively. Nanostructure composite foams were prepared via addition of the HA to forsterite, in proportion of 0, 10, 20 and 30 wt.% . X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) were used to characterize and evaluate the phase structure, crystallite size, morphology, size and distribution of the pores, chemical composition and particle size of the prepared powders and nanostructure composite foams. The porosity of the foams was measured by Archimedes method. In order to evaluate the bioactivity and bioresorbability, the prepared foams were immersed in the simulated body fluid (SBF) for 28 days. The concentration of the calcium and phosphorous ions in the filtered solutions were determined by inductive coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). XRD and SEM were used to investigate the bone like apatite formation on the surface of the foams and pores filling by formation of apatite. The results showed that the foams have a grain size smaller than 50 nm and pore size is in the range 60-400 ?m . The compressive strength and elastic modulus of the foams decreased with increasing of HA. The maximum values of compressive strength and elastic modulus of the foams were found to be about 7.2 MPa and 0.271 GPa, respectively, which are close to the lower limit of the compressive strength and elastic modulus of cancellous bone. The mean values of true and apparent porosity were calculated in the range 77-87% and 66-79%, respectively. In vitro tests showed the high bioactivity and resorbability of the foams. The obtained foams have similar chemical composition to the mineral phase of bone and by changing the ratio of HA/forsterite can approach the appropriate bioactivity and biodegradability level needed for different medical applications. Considering the obtained results, it seems that the manufactured foams could be a good candidate for tissue engineering applications such as drug delivery and cell loading. However, cell culture and in vivo tests are needed for more assurance. Keywords : Forsterite; Hydroxyapatite; Gelcasting; Nanostructure composite;
مهندسی بافت علم طراحی و تولید بافت های جدید برای ترمیم اندام های آسیب دیده و جایگزین قسمت های از دست رفته به علت عوامل مختلف است. هدف از اجرای پژوهش حاضر، بررسی تاثیر مقدار نانوذرات هیدروکسی آپاتیت بر خواص و ویژگی های فوم نانوساختار فورستریت با ویژگی دارا بودن کاربرد پزشکی است. به این منظور نانوپودرهای فورستریت وهیدروکسی‌آپاتیت به ترتیب به روش های آلیاژسازی مکانیکی و سل-ژل تولید شد و فوم‌های کامپوزیتی از نانوپودرهای مذکور به روش قالب‌ریزی ژل تهیه شد. فوم‌های کامپوزیتی با اضافه کردن پودر هیدروکسی‌آپاتیت به پودر فورستریت به میزان صفر، 10، 20 و 30 و درصد وزنی تهیه شد. آنالیز پراش پرتو ایکس به منظور بررسی ساختار فازی استفاده شد. بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه حفرات فوم‌های کامپوزیتی با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس برای مشخص نمودن ترکیب شیمیایی ساختار استفاده شد. به منظور بررسی اندازه ذرات فوم‌های کامپوزیتی تهیه شده، از میکروسکوپ الکترونی عبوری بهره گرفته شد. میزان تخلخل نمونه‌ها با استفاده از روش ارشمیدس تعیین شد. آزمون غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده بدن به منظور بررسی خواص زیست‌فعالی و زیست‌اضمحلالی فوم‌های تولیدی انجام گرفت و از آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای تشخیص و تأیید تشکیل لایه آپاتیت و بررسی میزان پرشدن حفرات استفاده شد. از تکنیک طیف‌سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی برای تعیین میزان رهایش یون‌های کلسیم و فسفر و منیزیم از فوم‌های کامپوزیتی استفاده شد. نتایج به‌دست آمده تولید موفقیت‌آمیز فوم کامپوزیتی نانوساختار با میزان تخلخل بالاتر از 77 درصد، اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر و اندازه حفره بین 60 تا 400 میکرومتر را نشان داد. با افزایش مقدار هیدروکسی آپاتیت در فوم های کامپوزیتی استحکام فوم‌ها کاهش یافت. مقادیر ماکزیمم به‌دست آمده برای استحکام فشاری و ضریب کشسانی به ترتیب برابر با 2 / 7 مگاپاسکال و 271 / 0 گیگاپاسکال بود. نتایج آزمون غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده بدن نیز زیست‌فعالی و زیست‌اضمحلالی بالای فوم‌های تولیدی را تأییدکرد. نتایج به‌دست آمده نشان داد که خواص به‌دست آمده برای فوم کامپوزیتی نانوساختار تولید شده می‌تواند این فوم را به عنوان کاندید نویدبخشی به منظور استفاده در کاربردهای مهندسی بافت مطرح سازد. کلمات کلیدی : فورستریت، هیدروکسی‌آپاتیت، قالب‌ریزی ژل، نانوکامپوزیت، فوم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی