Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi
محمدحسین فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Kheradmandfard
مهدی 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 آلی استخوان شامل الیاف کلاژن و بخش معدنی آن فاز آپاتیت کربناتی است که الیاف کلاژن در نقش زمینه و مینرال آپاتیت به صورت رسوباتی در این زمینه وجود دارد. در ساختار بافت استخوان یون‌هایی چونNa +1 ،K +1 ، Mg +2 ، CO 3 -2 وF -1 وجود دارندکه در این بین Mg +2 و F -1 از جمله تاثیرگذارترین یون ها بر رفتار و خواص بخش معدنی استخوان هستند.کلسیم هیدروکسی‌آپاتیت یکی از پرمصرف‌ترین کلسیم فسفات‌ها در ساخت و تولید کاشتنی بدن است که شبیه‌ترین ماده به بخش معدنی استخوان می‌باشد. همه خواص هیدروکسی آپاتیت از جمله زیست فعالی، زیست سازگاری، میزان انحلال و خواص جذبی آن می تواند در یک دامنه وسیع از راه تغییر ترکیب توسط جانشینی یونی اصلاح شود. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه‌یابی نانوپودر منیزیم فلوئور‌ هیدروکسی آپاتیت بود. نانوپودر منیزیم فلوئور‌ هیدروکسی آپاتیت با صفر ، 5 / 2، 5، 5 / 7 و 10 درصد جایگزینی یون منیزیم و 100 درصد جایگزینی یون فلوئور در ساختار به روش سل- ژل تولید شد. نانوپودر منیزیم فلوئور‌ هیدروکسی آپاتیت با صفر، 5، 10، 15 و 20 درصد جایگزینی یون منیزیم و 100 درصد جایگزینی یون فلوئور در ساختار به روش آسیاکاری پرانرژی تولید شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس ( XRD ) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب محصول تولیدی استفاده شد. به منظور بررسی شکل و توزیع اندازه ذرات پودر نانومتری از میکروسکوپ الکترونی عبوری ( TEM ) و نیز میکروسکوپ الکترونی روبشی ( SEM ) و از طیف‌سنجی فرو سرخ با تبدیل فوریه ( FTIR ) برای آنالیز گروه های عامل موجود در پودر حاصل استفاده گردید. برای تعیین مقدار منیزیم جایگزین شده در ساختار منیزیم فلوئور آپاتیت از یون‌سنجی به روش طیف سنجی جذب اتمی (AAS) استفاده شد. به منظور ارزیابی رفتار زیست فعالی، منیزیم فلوئور‌آپاتیت تولید شده به روش سل- ژل به مدت چهار هفته در محلول شبیه سازی شده بدن ( SBF ) ، غوطه‌ور گردید. تاثیر حضور یون منیزیم بر زیست اضمحلالی و زیست فعالی پودر تولیدی از طریق اندازه گیری تغییرات غلظت یون‌های کلسیم، فسفر و منیزیم در محلول شبیه‌سازی شده بدن انسان در زمان‌های مختلف غوطه‌وری بررسی شد. از طیف‌سنجی فرو سرخ با تبدیل فوریه ( FTIR ) برای بررسی تغییرات گروه های عامل موجود در پودر، قبل و بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن ( SBF ) استفاده گردید. تشکیل آپاتیت بر سطح نمونه‌ها از طریق مطالعه با میکروسکوپ‌الکترونی روبشی، بررسی شد. به علاوه، پوشش نانوساختار منیزیم فلوئورآپاتیت بر زیرلایه فولاد زنگ‌نزن به روش سل- ژل ایجاد و مشخصه یابی شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس ( XRD ) به همراه طیف‌سنجی فرو سرخ با تبدیل فوریه ( FTIR ) نشان داد که پودر منیزیم فلوئورآپاتیت خالص به دو روش سل- ژل و آسیاکاری پر انرژی تولید شدند. جایگزینی منیزیم در ساختار فلوئورآپاتیت به دو روش سل- ژل و آسیاکاری پرانرژی، تاثیرات متفاوتی در میزان بلورینگی و میزان آگلومره شدن ذرات پودر تولیدی داشت. به عبارت دیگر، خواص پودر منیزیم فلوئورآپاتیت تولیدی بستگی به نوع روش تولید داشت. آزمون ( TEM ) نشان داد که اندازه ذرات پودر تولیدی به روش سل- ژل بین 30 تا 100 نانومتر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی