Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad ali Golozar,Mahshid Kharaziha-esfahani
محمدعلی گلعذار (استاد مشاور) مهشید خرازیهای اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Atefeh Golshirazi
عاطفه گل شیرازی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabrication and Characterization of Hemocompatible Nanocomposite Coating of Chitosan-kappa Carrageenan for Cardiovascular Stent Applications
Recently, heart disease such as blockage of blood arteries is a major cause of mortality in the world. In the meantime, a lot of research focused on the development of biodegradable metal stents, such as magnesium and its alloys. Despite the favorable clinical results, low corrosion resistance and high degradation rate of magnesium alloys limit its application for medical applications. The aim of the present study was to prepare and characterize the layer by layer self-assembled coating of Kappa Carrageenan-Chitosan: Heparin on AZ91 magnesium alloy to control the corrosion rate and improve its blood compatibility. In this regard, firstly, the micro arc oxidation (MAO) was performed on the Mg alloy and the process parameters consisting of the electrolyte type, time and voltage were optimized based on X-ray diffraction (XRD), roughness measurement, scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical tests. In the fallowing, MAO treated samples were coated with polyethylene imide-Kappa Carrageenan to evaluate the effect of simultaneous two types of surface modification approaches containing MAO process and polymer coating. Afterward, the samples prepared under optimal MAO and coated with polyethylene imide were subsequently coated with 10, 20 and 30 layers of Kappa Carrageenan-Chitosan: heparin. In order to control drug release rates of heparin from coating, the Heparin was loaded in chitosan nanoparticles and applied during the process of layer by layer self-assembled approach. Results showed that 60 V, 30 min and fluorine-contained electrolyte was the optimized voltage, time and electrolyte type for MAO process. As prepared samples consisted of the average pores size 3.32±1.97 ?m, 37% surface porosity and 19.276±1.951?m surface roughness. Moreover, the corrosion current density was measured 0.37 ?A/cm 2 which was significantly less than other samples. Moreover, the formation of bilayer polymer coating on the surface of the sample was confirmed by using Fourier transform Infrared spectroscopy (FTIR). Furthermore, the results indicated that the roughness of surface decreased compared to without polymer coating samples and SEM images showed that the polymer coating covered most of pores fabricated during MAO process leading to to enhance in corrosion resistance. In this regard, the electrochemical tests confirmed the improved corrosion behavior of polymer coated samples due to the filling of the pores and porosity. In this condition, the corrosion current density was about 0.042 ?A/cm 2 indicating 9 times less corrosion compared to MAO-coated sample. Moreover, DLS results and FTIR spectroscopy confirmed the formation of chitosan: Heparin nanoparticles with particle size of 55±10nm. Moreover, FTIR spectra confirmed the formation of Kappa Carrageenan-Chitosan: Heparin coating. Depending on the number of layers (10, 20 and 30 layers), the thickness of polymer coatings were estimated about 2±0.02 ?m leading to enhanced corrosion resistance of Mg alloy. In addition, blood compatibility of coated samples enhanced with increasing coating layers consisting of heparin. Results confirmed that as prepared layer by layer coating had great potential for cardiovascular stent applications. Key words: Magnesium; Kappa Carrageenan; Chitosan; Heparin; Micro arc oxidation; Layer by layer self-assembled coating.
امروزه بیماری های قلبی مانند انسداد شریان خون رسان قلب یکی از دلایل عمده مرگ و میر در جهان می باشد. در این میان، تحقیقات زیادی برتوسعه استنت های تخریب پذیر فلزی مانند منیزیم و آلیاژهای آن متمرکز شده است. با وجود نتایج کلینیکی مطلوب، مقاومت به خوردگی کم و نرخ تخریب بالای آلیاژهای منیزیم، کاربرد آن را برای کاربردهای پزشکی محدود می کند. هدف از پژوهش حاضر ساخت و مشخصه یابی پوشش لایه لایه خودآرای کاپاکاراگینان-کیتوسان:هپارین بر آلیاژ پایه منیزیم AZ91 به منظور کنترل نرخ خوردگی و بهبود خون سازگاری آن است. در این راستا، در ابتدا فرایند اکسیداسیون میکروجرقه بر سطح آلیاژ انجام شد و پارامترهای فرایند شامل نوع الکترولیت، زمان و ولتاژ فرایند از طریق آزمون های پراش پرتو ایکس، بررسی میکروساختار به کمک زبری سنجی و میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون های الکتروشیمیایی، بهینه سازی شد. در ادامه، نمونه های حاصل از اکسیداسیون میکروجرقه، تحت فرایند پوشش دهی دولایه با استفاده از پلی اتیلن ایمید-کاپاکاراگینان به منظور ارزیابی تاثیر همزمان دو نوع فرایند اصلاح سطحی اکسیداسیون میکروجرقه و پوشش دهی پلیمری،قرار گرفته و مشخصه یابی شدند. در پایان، نمونه تهیه شده در شرایط اکسیداسیون میکرو جرقه بهینه و پوشش داده شده با پلی اتیلن ایمید، تحت پوشش دهی 10، 20 و 30 لایه از کاپاکاراگینان-کیتوسان:هپارین قرار گرفتند. به منظور کنترل بیشتر نرخ رهایش داروی هپارین از پوشش، داروی هپارین در نانوذرات کیتوسان بارگذاری و در طی فرایند لایه لایه خودآرا در تهیه پوشش استفاده شد. نتایج نشان داد که ولتاژ 60 ولت و زمان 30 دقیقه و الکترولیت حاوی پیش ساز فلوئور، شرایط بهینه برای تهیه پوشش مناسب حاصل از فرایند اکسیداسیون میکروجرقه بود. نمونه حاصل دارای تخلخل هایی با اندازه 97/1? 32/3 میکرومتر، درصد تخلخل سطحی 37درصد و زبری سطح 951/1? 276/19 میکرومتر بود. همچنین، میزان چگالی جریان خوردگی برای آن 37/0 میکرو آمپر بر سانتی متر مربع اندازه گیری شد که نسبت به سایر نمونه ها بیشترین مقاومت به خوردگی را نشان داد. علاوه بر این، تشکیل پوشش دولایه پلی اتیلن ایمید-کاپاکاراگینان بر سطح نمونه به کمک آزمون طیف سنجی فروسرخ با بدیل فوریه، تایید شد. نتایج حاصل از زبری سنجی بیانگر کاهش زبری سطح در مقایسه با نمونه های بدون پوشش پلیمری می باشد و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی کاهش تعداد و مقدار تخلخل های ناشی از میکروجرقه که منجر به کاهش مقاومت به خوردگی می شوندرا تایید کرد. همچنین، نتایج آزمون الکتروشیمیایی بهبود رفتار خوردگی را در نمونه های دارای پوشش پلیمری در مقایسه با نمونه های بدون پوشش پلیمری تایید کردن که می تواند ناشی از بسته شدن منافذ و تخلخل ها با پوشش پلیمری باشد. تحت شرایط پوشش دولایه حاصل از اکسیداسیون میکرو جرقه و پوشش پلیمری، چگالی جریان خوردگی 042/0 میکروآمپر بر سانتی متر مربع به دست آمد که نشان دهنده کاهش حدود 9 برابری در مقایسه با نمونه بدون پوشش پلیمری بود. نتایج حاصل از پراکندگی دینامیکی نور و طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه تشکیل نانو ذرات کیتوسان:هپارین با اندازه ذرات 10?55 نانومتر را تایید کرد. همچنین، تشکیل پوشش کاپاکاراگینان-کیتوسان:هپارین توسط آزمون طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه تایید شد. بر اساس تعداد لایه های پوشش (10، 20 و 30 لایه)، ضخامت پوشش پلیمری در محدوده 2/0± 2 میکرومتر دست آمد که سبب بهبود چشمیگر مقاومت در برابر خوردگی شد. علاوه بر این، نتایج خون سازگاری نشان دهنده بهبود قابل توجه خون سازگاری پوشش تهیه شده با افزایش تعداد لایه های حامل داروی هپارین، بود.با توجه به نتایج بدست آمده، پوشش لایه لایه تهیه شده می تواند پتانسیل بالایی برای کاربرد در استنت های قلبی را داشته باشد. کلید واژه: منیزیم، کاپاکاراگینان، کیتوسان، هپارین، اکسیداسیون میکروجرقه، پوشش لایه لایه خودآرا

ارتقاء امنیت وب با وف بومی