Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi
محمدحسين فتحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Kheradmandfard
مهدي خردمندفرد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Fabrication and characterization of Magnesium-Fluoridated hydroxy apatite Nanopowder and Nanostructured coating via sol-gel route
Biological apatites contain many substitutions (i.e. F - , CO3 2- , Na + , Mg +2 , Zn +2 ). Properties of hydroxyapatite (HA) or fluorapatite (FA), such as bioactivity, biocompatibility, solubility, and adsorption properties can be tailored over a wide range by modifying the composition via ionic substitutions. The aim of this work was preparation and characterization of Mg-doped FA (Mg-FA) nanopowders. Mg-FA nanopowders with different Mg content were prepared by sol–gel method. The designated degree of substitution of Ca2+ by Mg2+ in the mixture was indicated by the x value in the general formula of (Ca10?xMgx (PO4)6F2), where x= 0, 0.25, 0.5 , 0.75, and 1. Mg-FA nanopowders with different Mg content were also prepared by mechanical alloying (MA) method. The designated degree of substitution of Ca2+ by Mg2+ in the mixture was indicated by the x value in the general formula of (Ca10?xMgx (PO4)6F2), where x= 0, 0.5, 1, 1.5, and 2. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopic (SEM), atomic absorption spectrophotometer (AAS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM) techniques were utilized to characterize the obtained powders. In vitro bioactivity evaluation of powders were investigated by soaking the powders in simulated body fluid (SBF) for predicted various time periods in order to analyze the nucleation and growth of bone-like apatite (carbonate-containing hydroxyapatite) on the surface of the powders. FTIR, SEM and AAS techniques were utilized to identify and characterize the formed bone-like apatite on the obtained powders. Results indicated that Mg ions entered into the fluorapatite lattice and occupied Ca 2+ sites and obtained powders had crystallite size about 30–100 nm. With increasing the Mg-substitution, the solubility of powders and the adsorption of Ca 2+ ions onto the powders surfaces increased, simultaneously. It was concluded that Mg-substitution improves the bioactivity of FA, and the bioactivity is proportional to Mg concentration of powders
بخش آلي استخوان شامل الياف کلاژن و بخش معدني آن فاز آپاتيت کربناتي است که الياف کلاژن در نقش زمينه و مينرال آپاتيت به صورت رسوباتي در اين زمينه وجود دارد. در ساختار بافت استخوان يون‌هايي چونNa +1 ،K +1 ، Mg +2 ، CO 3 -2 وF -1 وجود دارندکه در اين بين Mg +2 و F -1 از جمله تاثيرگذارترين يون ها بر رفتار و خواص بخش معدني استخوان هستند.کلسيم هيدروکسي‌آپاتيت يکي از پرمصرف‌ترين کلسيم فسفات‌ها در ساخت و توليد کاشتني بدن است که شبيه‌ترين ماده به بخش معدني استخوان مي‌باشد. همه خواص هيدروکسي آپاتيت از جمله زيست فعالي، زيست سازگاري، ميزان انحلال و خواص جذبي آن مي تواند در يک دامنه وسيع از راه تغيير ترکيب توسط جانشيني يوني اصلاح شود. هدف از پژوهش حاضر، تهيه و مشخصه‌يابي نانوپودر منيزيم فلوئور‌ هيدروکسي آپاتيت بود. نانوپودر منيزيم فلوئور‌ هيدروکسي آپاتيت با صفر ، 5 / 2، 5، 5 / 7 و 10 درصد جايگزيني يون منيزيم و 100 درصد جايگزيني يون فلوئور در ساختار به روش سل- ژل توليد شد. نانوپودر منيزيم فلوئور‌ هيدروکسي آپاتيت با صفر، 5، 10، 15 و 20 درصد جايگزيني يون منيزيم و 100 درصد جايگزيني يون فلوئور در ساختار به روش آسياکاري پرانرژي توليد شد. از تکنيک پراش پرتو ايکس ( XRD ) به منظور تأييد حضور فازهاي مطلوب در ترکيب محصول توليدي استفاده شد. به منظور بررسي شکل و توزيع اندازه ذرات پودر نانومتري از ميکروسکوپ الکتروني عبوري ( TEM ) و نيز ميکروسکوپ الکتروني روبشي ( SEM ) و از طيف‌سنجي فرو سرخ با تبديل فوريه ( FTIR ) براي آناليز گروه هاي عامل موجود در پودر حاصل استفاده گرديد. براي تعيين مقدار منيزيم جايگزين شده در ساختار منيزيم فلوئور آپاتيت از يون‌سنجي به روش طيف سنجي جذب اتمي (AAS) استفاده شد. به منظور ارزيابي رفتار زيست فعالي، منيزيم فلوئور‌آپاتيت توليد شده به روش سل- ژل به مدت چهار هفته در محلول شبيه سازي شده بدن ( SBF ) ، غوطه‌ور گرديد. تاثير حضور يون منيزيم بر زيست اضمحلالي و زيست فعالي پودر توليدي از طريق اندازه گيري تغييرات غلظت يون‌هاي کلسيم، فسفر و منيزيم در محلول شبيه‌سازي شده بدن انسان در زمان‌هاي مختلف غوطه‌وري بررسي شد. از طيف‌سنجي فرو سرخ با تبديل فوريه ( FTIR ) براي بررسي تغييرات گروه هاي عامل موجود در پودر، قبل و بعد از غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن ( SBF ) استفاده گرديد. تشکيل آپاتيت بر سطح نمونه‌ها از طريق مطالعه با ميکروسکوپ‌الکتروني روبشي، بررسي شد. به علاوه، پوشش نانوساختار منيزيم فلوئورآپاتيت بر زيرلايه فولاد زنگ‌نزن به روش سل- ژل ايجاد و مشخصه يابي شد. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتو ايکس ( XRD ) به همراه طيف‌سنجي فرو سرخ با تبديل فوريه ( FTIR ) نشان داد که پودر منيزيم فلوئورآپاتيت خالص به دو روش سل- ژل و آسياکاري پر انرژي توليد شدند. جايگزيني منيزيم در ساختار فلوئورآپاتيت به دو روش سل- ژل و آسياکاري پرانرژي، تاثيرات متفاوتي در ميزان بلورينگي و ميزان آگلومره شدن ذرات پودر توليدي داشت. به عبارت ديگر، خواص پودر منيزيم فلوئورآپاتيت توليدي بستگي به نوع روش توليد داشت. آزمون ( TEM ) نشان داد که اندازه ذرات پودر توليدي به روش سل- ژل بين 30 تا 100 نانومتر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی