Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسین فتحی (استاد راهنما) علی صمدی کوچکسرایی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Maryam Mazrooei Sebdani
مریم مزروعی سبدانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
Despite considerable bioactivity of bioceramics such as hydroxyapatite and bioglasses, their applications were restricted duo to their poor mechanical properties. This problem could be solved via making composite with other ceramics such as forsterite. In this research, hydroxyapatite-forsterite-bioglass nanopowder and nanostructured composite coating were prepared via a sol-gel process and characterized. Also, hydroxyapatite-forsterite-bioglass nanopowder was used as a reinforcement in a composite scaffold. Then, scaffolds including PLA polymer as a matrix and composite nanopowder as a reinforcement was prepared via a particulate leaching-solvent casting. The effect of added reinforcement was investigated. To prepare composite nanopowder and coating, hydroxyapatite sol was prepared and forsterite and bioglass nanopowders with 10 percentage of weight solution were added to sol. The prepared sol was stirred at ambient temperature for 24 hours. After that, the prepared gel was dried at 80 °C and was heat treated after aging at a furnace. The similar method was used for preparing composite coatings. Stainless steel substrate (316L) was coated via dip-coating. XRD, TEM, SEM, EDS and AAS techniques were used for investigating the prepared powders, coatings and scaffolds. The evaluation of bioactivity was performed and characterized via SEM, AAS and Spectrophotometry. To investigate the effect of forsterite content, the evaluation of the mechanical properties of coatings was performed via nanoindentation tests. Results show that calcination at 600 °C was appropriate temperature to calcinate the composite powder and coating and avoid forming the secondary phases. The crystal size of hydroxyapatite in the prepared powder determined according to Scherer equation was lower than 100nm and was in agreement in results obtained with TEM. Results show the functional groups in composite nanopowder. The homogenous, free crack and adhesive coating with about 25 µm thickness was obtained. The bioactivity evaluation showed the apatite formation. Results showed that increase in forsterite content improve(increase) the mechanical properties such as hardness, elastic modulus and fracture toughness. The suitable scaffolds with reinforcement content lower than 50wt% contained porosity with 100 µm size. These porosities were appropriate to differentiation cells. The increase in reinforcement, the decrease in porosity content. These present results show that hydroxyapatite-forsterite-bioglass composite nanopowder and coating show the hopeful properties for medical applications and especially was suitable for preparing scaffolds.
با وجود زیست فعالی قابل توجه بیوسرامیک هایی مثل هیدروکسی آپاتیت، کاربرد آن ها به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود است. این مشکل می تواند از طریق ساخت کامپوزیت با سایر سرامیک ها مثل فورستریت بر طرف شود. در این تحقیق نانو پودر و پوشش نانوساختار کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال به روش سل-ژل تهیه و مشخصه یابی شد. به منظور استفاده هر چه بیشتر از پودر کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال، از آن در تهیه داربست استفاده شد. بدین منظور داربست هایی متشکل از پلیمر پلی لاکتیک اسید به عنوان زمینه و نانوپودر کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال به عنوان تقویت کننده به روش لیچینگ ذره ای/ریخته گری حلال ساخته شد. مطالعات جهت بررسی تاثیر تقویت کننده افزوده شده انجام شد. به منظور تهیه نانو پودر و پوشش کامپوزیت سه تایی، سل هیدروکسی آپاتیت تهیه و نانو پودر فورستریت و نانو پودر شیشه زیست فعال هر کدام به میزان ده درصد وزنی محلول به آن افزوده شد. سل حاصل پس از 24 ساعت هم خوردن در دمای 80 درجه سانتی گراد تحت عملیات خشک کردن قرار گرفت و پس از پیرسازی در کوره تا دمای از پیش تعیین شده عملیات حرارتی شد. روندی مشابه در تهیه پوشش های نانو ساختار کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال صورت گرفت و زیر لایه های از جنس فولاد زنگ نزن 316 ال به روش غوطه وری پوشش دهی شدند. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتوی ایکس و طیف سنجی جذب اتمی برای مشخصه یابی پودر، پوشش و داربست تهیه شده استفاده شد. نتایج موید آن بود که دمای مناسب به منظور عملیات حرارتی پودر و پوشش کامپوزیت سه تایی و جلوگیری از ایجاد فازهای ثانویه اضافی 600 درجه سانتی گراد است. اندازه کریستال جزء هیدروکسی آپاتیت در پودر تهیه شده به روش شرر، کمتر از 100 نانومتر بود که این نتایج با مطالعات میکروسکوپ الکترونی عبوری مطابقت داشت. نتایج، وجود گروه های عاملی اصلی سازنده نانوپودر کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال را تائید کرد. پوششی یکنواخت، هموژن، عاری از ترک و چسبنده قابل حصول بود. ارزیابی زیست فعالی پودر و پوشش تشکیل آپاتیت بر سطح نانوپودر و پوشش به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و ارزیابی غلظت کلسیم و فسفر را تائید کرد. خواص مکانیکی پوشش به منظور ارزیابی تاثیر نانوپودر فورستریت به کمک آزمون دندانه گذاری نانو انجام شد. نتایج ارزیابی خواص مکانیکی دلالت بر افزایش خواص مکانیکی پوشش مثل سختی، ضریب کشسانی و چقرمگی شکست با افزایش میزان نانوپودر فورستریت بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) حاکی از تشکیل داربست هایی مناسب با تخلخل هایی تقریباً برابر با 100 میکرومتر با توزیع یکنواخت به منظور رشد و تکثیر سلولی با افزودن مقدار نانوپودر کامپوزیتی به عنوان تقویت کننده تا کمتر از 50 درصد وزنی بود. افزایش مقدار تقویت کننده سبب کاهش میزان تخلخل شد. دستاوردهای پژوهش حاضر موید آن است که پودر و پوشش کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال مشخصات امید بخشی را در جهت استفاده برای کاربردهای پزشکی نشان می دهند و به ویژه انتخاب مناسبی در تهیه داربست ها خواهند بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی