Skip to main content
SUPERVISOR
حسین ادریس (استاد راهنما) بتول هاشمی بنی (استاد مشاور) وجیه السادات مرتضوی (استاد مشاور) محمدحسین فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahboobeh Saghaei
محبوبه سقائی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Preparation and characterization of antibacterial and bioactive composite bioceramic nanopowder and nanostructured bulk
The aim of this work was fabrication and characterization of bioactive glass-forsterite composites. The effects of the additive on bioactivity, biocompatibility, antibacterial properties, sinterability and mechanical properties of the samples were investigated. Nanocomposite powder samples with different amounts of forsterite were synthesized via sol-gel technique. XRD, TEM, SEM, EDS and FTIR characterization techniques were used. Evaluation of the bioactivity of the samples was done in SBF. Antibacterial activity and cytotoxicity of the samples were also evaluated. A two step sintering (TSS) process was used to produce bulk samples from composite nanopowders. Optimization of different parameters of the TSS process was done by use of the Taguchi method. Nanoindentation and biocompatibility assay tests were done in order to evaluate mechanical properties of the bulk samples. Results yielded 600 ?C as the proper temperature for calcination of the composite powder having an amorphous bioglass matrix. The crystallite size of the forsterite in the prepared powders was lower than 100 nm and was in agreement with results obtained by TEM. The prepared nanopowders didn’t show any cytotoxicity effect on human osteoblast cells and their antibacterial effect on E. coli and S. aureus was observed. XRD and SEM results showed the crystallization of bioglass due to heat treatment at high temperatures. The prepared bulk samples had a grain size less than 200 nm. The optimum densification was reported for the sample with 10% forsterite. Moreover, a hardness and fracture toughness increase was observed in this sample. Cell adhesion test results showed significant osteoblast cell adhesion, spread and growth on the surface of the nanostructured bioglass-forsterite composite ceramic. In conclusion, the prepared bioactive glass-forsterie composite nanopowders and their nanocrystalline bulk can potentially be considered as good candidates for dentistry applications. Keywords : Bioactive glass, Forsterite, Sol- gel, Two step sintering, Nanocomposite
هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه یابی بیوسرامیک کامپوزیتی شیشه زیست فعال- فورستریت و بررسی تاثیر حضور تقویت کننده بر خواص زیست فعالی، زیست سازگاری، آنتی‌باکتریالی، قابلیت تف‌جوشی و خواص مکانیکی بود. به این منظور، نانوپودر شیشه زیست‌فعال حاوی درصدهای مختلف فورستریت (10، 20 و 30 درصد وزنی) به روش سل- ژل تهیه شد. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس و طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه جهت مشخصه یابی پودر کامپوزیتی ساخته شده، انجام شد. ارزیابی زیست فعالی بررسی رفتار پاسخ سلولی و رفتار آنتی باکتریال نانوپودرهای تهیه شده نیز به انجام رسید و در ادامه به منظور بررسی اثر تقویت‌کننده بر خواص مکانیکی شیشه زیست فعال، نمونه های بالک کامپوزیتی (حاوی 0، 10، 20 و 30 درصد وزنی فورستریت) به روش تف جوشی دومرحله ای تهیه شد. در این راستا از روش تاگوچی، جهت بهینه سازی پارامترهای فرایند تف جوشی دومرحله ای بهره گرفته شد. از آزمون دندانه گذار نانو (نانوایندنتور) نیز برای سنجش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بهره گرفته شد و آزمون زیست سازگاری جهت بررسی چسبندگی سلولی سلول های استخوانی در مجاورت نمونه‌های بالک به انجام رسید. نتایج موید آن بود که دمای مناسب به منظور عملیات حرارتی پودر کامپوزیت دوتایی دمای 600 درجه سانتی گراد است. اندازه کریستالیت جزء فورستریت در پودر تهیه شده، کم تر از 100 نانومتر بود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی عبوری نیز تاییدکننده ابعاد نانومتری ذرات پودر کامپوزیتی بود. بررسی رفتار پاسخ سلولی و رفتار آنتی‌باکتریال نانوپودرهای تهیه شده نشان دهنده عدم سمیت سلولی و خاصیت آنتی باکتریال بر باکتری های اشریشیاکلی و استافیلوکوک آرئوس بود. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس و مطالعه تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی، نشان‌دهنده تبلور زمینه شیشه زیست فعال در اثر عملیات حرارتی در دماهای بالا و اندازه دانه های کم تر از 200 نانومتر در نمونه های بالک بود. ارزیابی بالک نانوساختار نشان داد که نمونه های حاوی 10 درصد تقویت کننده از نظر تراکم، مناسب ترین نمونه است. سنجش به کمک آزمون دندانه‌گذار نانو نیز نشان دهنده بهبود سختی و چقرمگی شکست نانوکامپوزیت حاوی 10 درصد فورستریت نسبت به سایر نمونه ها بود. علاوه بر این، نتایج بررسی چسبندگی سلولی، تاییدکننده چسبندگی و رشد سلول‌های استخوانی در مجاورت نمونه های بالک تف‌جوشی شده بود. دستاوردهای پژوهش حاضر موید آن است که پودر و بالک کامپوزیتی شیشه زیست فعال- فورستریت می تواند کاندید مطلوب و مناسبی جهت استفاده در کاربردهای دندان پزشکی باشد. کلمات کلیدی شیشه زیست فعال، فورستریت، سل- ژل، تف جوشی دومرحله ای، نانوکامپوزیت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی