Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian
مهدی احمدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Kamran
علی کامران

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Fabrication and Characterization of Porous Vitallium Alloy with Nano Structured Bioglass Coating Synthesized by Sol-gel Method
Co-based alloys such as vitallium (CoCrMo) have attracted a lot of attentions among the typical biomaterials for bone and joint replacements. However, the main defects of vitallium alloys are their bio inactivity and higher mechanical properties compared with bone for under loading implants applications. The usage of porous materials is a method to solve mismatch between elastic modulus of this alloys and human bone tissue. elastic modulus can be decreased by increasing porosity. Co-based alloys like the other metallic biomaterials get catagorized into bioinert materials, on other hand bioglasses and bioceramics such as 58S bioglass (58%Si, 38% CaO and 4%in molar percentage) get catagorized as bioactive materials because they can directly interact to soft and hard tissues. These materials can solve the resultant problems of bioinert Co-based alloys by coating. The porosities of the fabricated Co-based porous alloys were 45%, and the sizes of open cellular pores were 25-470 ?m. The compression strength and elastic modulus of this samples are measured to 84.7 MPa and 0.6 GPa, respectively .The in vitro tests showed that hydroxyl carbonate apatite was precipitated on coating 21 days after immersed in a simulated body fluid. In vitro cytocompatibility of the sample was evaluated and cell growth was examined. SEM images revealed that cells grew on the surface and inside the pores.
با توسعه بیش از پیش، نیاز به کاشتنی هایی با طول عمر طولانی ، افزایشی پایداری کاشتنی از لحاظ استحکام خستگی، خواص مکانیکی و خواص زیستی در محیط بدن مورد توجه تحقیقات گسترده ای قرار گرفته است. هدف از پژوهش حاضر، ساخت آلیاژ متخلخل وایتالیوم جهت کاهش ضریب کشسانی و اعمال پوشش شیشه زیست­فعال 58S جهت افزایش خواص زیستی کاشتنی می­باشد. در این راستا، در مرحله اول، براده­های حاصل از ماشین­کاری شمش آلیاژ وایتالیوم به مدت 9 ساعت در آسیاب گلوله­ای سیاره­ای تحت آسیاکاری قرار گرفت و تأثیر آسیاکاری بر روی شبکه بلوری و مورفولوژی پودر تهیه شده وایتالیوم بررسی شد. پودر وایتالیوم تهیه شده تحت آزمون­های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی قرار گرفتند. در مرحله دوم، پودر وایتالیوم به همراه متخلخل­ساز آمونیوم هیدروژن کربنات و چسب پلی­وینیل­الکل مخلوط شدند. در ادامه نمونه­های استوانه­ای شکل با استفاده از مخلوط آماده شده، تهیه شدند و در دمای 175 درجه سانتی­گراد به منظور خروج ماده متخلخل­ساز، قرار گرفتند. نمونه­های خام آماده شده جهت عملیات تفجوشی در دمای 1250 درجه سانتی­گراد به مدت 2 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. بر روی نمونه­های متخلخل تهیه شده، آزمون­های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، تخلخل سنجی و آزمون فشار مکانیکی صورت گرفت. در مرحله سوم، شیشه زیست­فعال 58S به روش سل-ژل سنتز شد و خواص مکانیکی، تخریب­پذیری، فازیابی و رفتار حرارتی این شیشه مورد بررسی قرار گرفت. این شیشه تحت آزمون­های پراش پرتو ایکس، فشار مکانیکی، طیف سنجی با اشعه ماوراء بنفش و گرماسنجی افتراقی و وزن سنجی حرارتی همزمان قرار گرفت. در مرحله آخر، بر روی نمونه وایتالیوم متخلخل، پوشش شیشه 58S اعمال و رفتار زیست­فعالی آن مورد بررسی قرار گرفت. به منظور حصول پوششی یکنواخت، پوشش­ها در دماهای مختلفی پایدار شدند و پوشش با دمای پایداری 600 درجه سانتی­گراد بعنوان دمای پایدارسازی بهینه انتخاب شد. در ادامه به منظور کنترل بر روی تخلخل­های پوشش، تعداد مرحله غوطه­وری در محلول سل به عنوان متغیر انتخاب گردید و 3 مرتبه غوطه­وری نمونه متخلخل در محلول سل شیشه به عنوان مرتبه غوطه­وری بهینه انتخاب شد. آزمون زیستی از جمله آزمون غوطه­وری در محیط شبیه سازی بدن و همچنین آزمون کشت سلولی با استفاده از سلول­های MG63 روی نمونه­های بدون پوشش و پوشش داده شده با شرایط بهینه انجام گرفت. نتایج نشان داد با اعمال پوشش شیشه 58S بر روی زیرلایه وایتالیوم متخلخل، قابلیت تشکیل هیدروکسی آپاتیت و همچنین تکثیر، رشد و چسبندگی سلول­ها نسبت به حالت بدون پوشش بهبود یافت. بر این اساس، آلیاژ وایتالیوم متخلخل به همراه پوشش شیشه زیست­فعال 58S می­تواند بعنوان کاشتنی استفاده شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی