Skip to main content
SUPERVISOR
مهدي احمديان (استاد راهنما) محمد رفيعي نيا (استاد مشاور) محمدحسين فتحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Razieh Gharahkhani
راضيه قره خاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Preparation and Characterization of Bioactive Co-Base Alloy Composite Reinforced with Nanobioactive Glass Cobalt – based alloys form on their surface a thin (1–4 nm) passive film which consists of a mix of cobalt, chromium and molybdenum oxides thus Cobalt – based alloys are bioinert and after implantation in body a fibrous texture would be formed around it. In this study bioactive composite from cobalt – based alloy and nano bioactive glass was synthesized. For this purpose metallic alloy powders were mixed with 10, 15 and 20% nano bioactive glass. Then the mixtures were pressed and sintered via two step sintering method. Temperature range at the first step was 900-1100°C and time of this step was 10 min and temperature range at the second step was 700-900°C and time range of this step was 2-14 hours. X-ray diffraction was done in order to phase analysis. Bioactivity of samples was determined via immersion in simulated body fluid after 7, 14, 21 and 28 days. Scanning electron microscopy was used to evaluate surface of samples before and after immersion. The pH variations and also Ca, P and Si ions concentrations were measured via ICP-OES method. Bonds that were formed in samples were determined by FTIR method. Density of samples was determined via immersion method. Cell culture test in order to evaluate bone cells growth and adherence of them on surface of samples and also MTT test for composites biocompatibility determination were done. Maximum density of samples including 10, 15 and 20% nano bioactive glass were 96.2±0.3, 93.9±0.3 and 86.8±0.2 percents of the theoretical density respectively. These results were achieved when first step sintering temperature was 1000°C and second step sintering time was 10 hours. After sintering no phase changes were observed. SEM study revealed agglomeration of nano bioactive glass particles with increasing amount of them in composite. In first days of immersion samples in simulated body fluid, pH increased and after then decreased. This observation was because of reactions in order to precipitation of carbonate hydroxy apatite. With increasing reinforcement amount, number and dimension of carbonate hydroxy apatite precipitations which were formed on surface of samples were increased. Calcium ion measurement revealed by increasing amount of reinforcement quantity calcium ion release increases and composite including 20% reinforcement had highest ability to absorb calcium ion among other composites. As time of immersion and also amount of nano bioactive glass increased, silicon ion release increased and caused to increase number of apatite nucleation sites. It was found that just after one day lapse of cell culture, cells bonded to surface and a suitable primary contact with cells and surface had been formed. On 7 th day of cell culture test bonds between cells were also observed that indicating
چکيده آلياژهاي پايه کبالت زيست خنثي هستند و پس از قرارگيري در محيط طبيعي بدن در اطراف آن ها بافت فيبروزه تشکيل مي شود. در اين پژوهش دستيابي به آلياژ پايه کبالت زيست فعال از طريق کامپوزيت سازي با شيشه زيست فعال نانومتري مورد توجه قرار گرفت. پودر آلياژ پايه کبالت از طريق فرزکاري شمش هاي اوليه و سپس آسياب کاري و پودر نانومتري شيشه زيست فعال هم به روش سل - ژل توليد شد. پس از آن پودر آلياژ پايه کبالت با مقادير 10، 15 و 20 درصد شيشه زيست فعال نانومتري از طريق آسياب کاري مخلوط شد. سه نوع مخلوط پودري مذکور، فشرده و با عمليات تف جوشي دو مرحله اي دماي مرحله اول 1100-900 درجه سانتي گراد به مدت 10 دقيقه و دماي مرحله دوم 900-700 درجه سانتي گراد به مدت 14-2 ساعت تف جوشي شد. به منظور فازيابي نمونه ها از آزمون پراش پرتو ايکس (XRD) استفاده شد. زيست فعالي نمونه ها از طريق غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن (SBF) در زمان هاي 7، 14، 21 و 28 روز مورد ارزيابي قرار گرفت. سطح نمونه ها قبل و بعد از غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن با ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و آناليز عنصري با تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDS) مورد بررسي قرار گرفت. تغييرات pH و مقدار غلظت يون هاي کلسيم، فسفر و سيليسيم با تکنيک طيف سنجي نشري نوري زوج پلاسماي القايي (ICP- OES) در بازه زماني 1 تا 4 هفته اندازه گيري شد. بنيان هاي موجود در نمونه ها پس از غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن با استفاده از تکنيک طيف سنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR-ATR) شناسايي شد. چگالي نمونه ها با روش غوطه وري تعيين شد. آزمون کشت سلول به منظور بررسي رشد سلول هاي استخوان ساز و چسبندگي آن ها بر سطح نمونه ها وآزمون سم شناسي(MTT) براي تعيين زيست سازگاري کامپوزيت ها انجام شد. حداکثر چگالي نمونه ها حاوي10، 15 و 20 درصد شيشه زيست فعال نانومتري به ترتيب 3 / 0± 2 / 96، 3 / 0± 9 / 93 و 2 / 0± 8 / 86 درصد چگالي تئوري با قرار دادن نمونه ها در دماي مرحله اول1000 درجه سانتي گراد و زمان مرحله دوم 10 ساعت بدست آمد. ارزيابي فازي کامپوزيت ها پس از تف جوشي نشان داد که تف جوشي نمونه ها باعث تغيير فاز در آن ها نشد. تصاوير ميکروسکوپي الکتروني روبشي سطح نمونه ها بعد از تف جوشي، افزايش آگلومره شدن ذرات شيشه زيست فعال با افزايش مقدار آن در کامپوزيت را نشان داد. نتايج آزمون زيست فعالي حاکي از آن بود که با افزايش مقدار تقويت کننده، اندازه و تعداد رسوبات کلسيم هيدروکسي آپاتيت تشکيل شده بر سطح نمونه ها افزايش يافت. نتايج اندازه گيري غلظت يون کلسيم نشان داد که با افزايش مقدار تقويت کننده، رهايش يون کلسيم افزايش يافت و کامپوزيت حاوي 20 درصد تقويت کننده در مقايسه با ساير کامپوزيت ها، بالاترين توانايي جذب يون کلسيم را داشت. با افزايش زمان غوطه وري و افزايش درصد شيشه زيست فعال، رهايش يون سيليسيم افزايش يافت که باعث افزايش مکان هاي جوانه زني آپاتيت شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی