Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Hamidreza Salimi jazi
محمدحسین فتحی (استاد راهنما) حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Roya Saidi ghahe
رویا سعیدی قهه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Effects of nanostructured coatings on the properties of the biomedical grade nanostructured forsterite foams
Bone damages and defects are usual case in abituale life and medicine treatment. One of the treatment methods is grafting tissue. This treatment method is limited due to lack of the donator tissue. To overcome this problem, tissue engineering with glance of producing three dimensional scaffolds has grown to enhance body’s own regenerative capacity by stimulation genes that initiate repair at the site of damage or disease. Bioactive glass and hydroxyapatite are utilized bioceramics in bone tissue engineering. Despite of significant bioactivity of these bioceramics, their usage is limited due to their poor mechanical properties. Recently, forsterite has been used in medicine applications. Forsterite with proper mechanical properties and biocompatibility can use in porous implants under load cases. In the current study, hydroxyapatite and bioglass coated nanostructured forsterite foams were produced. Forsterite foam was fabricated via gelcasting method. Then hydroxyapatite and bioglass coating were deposited via sol-gel method under low pressure condition. The porosity of the foams was measured by Archimedes method. Their mechanical properties were evaluated by compressive tests. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), was used to characterize and evaluate the phase structure, crystallite size and size and morphology of the pores. To evaluate the bioactivity and bioresorbability of the porous body, soaking test in simulated body fluid was performed. SEM and EDS were used for diagnosis and confirmation of apatite formation. Release of ions was determined by inductive coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP- OES). Results showed that forsterite foam with compressive strength of about 7.2 MPa and HA and BG coated forsterite foam with compressive strength of about 7.5 MPa can be produced. Porosity of the foams was more than 75%, their grain size were less than 50 nanometer and their pore size was in the range of 60-320 micrometer. By deposition of HA and BG coatings on the forsterite foam, the compression strengths were increased slightly due to reducing the pure size and level of total porosities. In summary, by coating the forsterite foam mechanical properties along with higher biological properties was achieved. Keywords : Forsterite, Hydroxyapatite, Bioactive glass, Gelcasting, Foam
نقص و آسیب بافت استخوانی از جمله اتفاق های معمول و مهم در زندگی روزمره انسان و درمان پزشکی است. یکی از راهکارهای معمول درمان در این گونه شرایط، پیوند زدن بافت بوده است. این راهکار درمانی معمولا با مشکلاتی از قبیل کمبود بافت اهدا کننده همراه است. برای غلبه بر این مشکل، مهندسی بافت با رویکرد تولید داربست های (فوم) سه بعدی از موادی با ترکیب مشابه بافت جایگزین گسترش پیدا کرده است تا با تحریک مکانیزم های بازسازی خود بدن، به درمان و ترمیم بافت آسیب دیده کمک کند. شیشه زیست فعال و هیدروکسی آپاتیت از جمله بیوسرامیک های مورد استفاده در مهندسی بافت استخوان است. با وجود زیست‌فعالی قابل توجه این بیوسرامیک ها، کاربرد آن ها به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود است. به تازگی فورستریت نیز به عنوان یک بیوسرامیک برای کاربردهای پزشکی پیشنهاد شده است. فورستریت با خواص مکانیکی و زیست‌سازگاری مناسب می تواند تا حدودی مشکلات کاشتنی‌های متخلخل تحت بار را برطرف سازد. هدف از پژوهش حاضر، تولید و مشخصه‌یابی فوم‌های نانوساختار فورستریتی و پوشش‌دهی هیدروکسی‌آپاتیت‌‌ و شیشه زیست‌فعال بر روی آن‌ها با توجه به مزایای بیوسرامیک‌های نانوساختار و فرایند قالب ریزی ژل بود. به این منظور، فوم‌های فورستریتی به روش قالب ریزی ژل تولید شد و پوشش دهی هیدروکسی‌آپاتیت‌‌ و شیشه زیست‌فعال بر روی آن‌ها به روش سل- ژل و در فشار پایین انجام شد. مشخصه‌یابی فوم‌‌های تولیدی و از جمله؛ بررسی ساختار فازی، تعیین اندازه ذرات، مطالعه ساختار فوم ها، بررسی اندازه و مورفولوژی تخلخل فوم ها، توسط تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز طیف سنجی توزیع انرژی پرتوایکس (EDS) انجام گرفت. آزمون غوطه‌وری در محلول شبیه سازی شده بدن به منظور بررسی زیست فعالی و زیست اضمحلالی فوم ها انجام گرفت و از روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز طیف سنجی توزیع انرژی پرتوایکس برای تشخیص و تایید تشکیل لایه آپاتیت و بررسی میزان پر شدن حفرات استفاده شد. از تکنیک طیف سنجی نوری زوج پلاسمای القایی (ICP-OES) برای تعیین میزان رهایش یون ها از فوم ها استفاده شد. میزان تخلخل فوم‌‌های تولیدی و رفتار مکانیکی آن‌‌ها به ترتیب با استفاده از روش ارشمیدس و اجرای آزمون‌‌های فشاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشانگر تولید موفقیـت آمیز فوم فورستریتی با استحکام حدود 2 / 7 مگاپاسکال و فوم های فورستریتی پوشش داده شده با شیشه زیست‌فعال و هیدروکسی آپاتیت هر دو با استحکام حدود 5 / 7 مگاپاسکال بود. میزان تخلخل های فوم‌های تولیدی نیز بالاتر از 75 درصد، اندازه دانه‌های آن ها کم تر از 50 نانومتر و اندازه حفرات آن ها بین 60 تا 320 میکرومتر بود. مشاهده شد که با پوشش دهی فوم های فورستریتی استحکام فشاری آن‌ها به دلیل کاهش ابعاد و درصد تخلخل ها، افزایش جزئی پیدا می کند. ازسوی دیگر، نتایج آزمون غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده بدن، زیست‌فعالی و زیست‌اضمحلالی بهتر فوم های پوشش داده شده را نسبت به فوم فورستریتی بدون پوشش نشان داد. جمعبندی حاکی از آن بود که با پوشش دهی فوم فورستریتی می توان به خواص مکانیکی و زیستی بهینه برای کاربردهای پزشکی دست یافت. کلمات کلیدی: فورستریت، هیدروکس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی