Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) علي صمدي کوچکسرايي (استاد مشاور)
 
STUDENT
Maryam Mazrooei Sebdani
مريم مزروعي سبداني

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 زيست فعالي قابل توجه بيوسراميک هايي مثل هيدروکسي آپاتيت، کاربرد آن ها به علت خواص مکانيکي ضعيف محدود است. اين مشکل مي تواند از طريق ساخت کامپوزيت با ساير سراميک ها مثل فورستريت بر طرف شود. در اين تحقيق نانو پودر و پوشش نانوساختار کامپوزيت سه تايي هيدروکسي آپاتيت-فورستريت-شيشه زيست فعال به روش سل-ژل تهيه و مشخصه يابي شد. به منظور استفاده هر چه بيشتر از پودر کامپوزيت سه تايي هيدروکسي آپاتيت-فورستريت-شيشه زيست فعال، از آن در تهيه داربست استفاده شد. بدين منظور داربست هايي متشکل از پليمر پلي لاکتيک اسيد به عنوان زمينه و نانوپودر کامپوزيت سه تايي هيدروکسي آپاتيت-فورستريت-شيشه زيست فعال به عنوان تقويت کننده به روش ليچينگ ذره اي/ريخته گري حلال ساخته شد. مطالعات جهت بررسي تاثير تقويت کننده افزوده شده انجام شد. به منظور تهيه نانو پودر و پوشش کامپوزيت سه تايي، سل هيدروکسي آپاتيت تهيه و نانو پودر فورستريت و نانو پودر شيشه زيست فعال هر کدام به ميزان ده درصد وزني محلول به آن افزوده شد. سل حاصل پس از 24 ساعت هم خوردن در دماي 80 درجه سانتي گراد تحت عمليات خشک کردن قرار گرفت و پس از پيرسازي در کوره تا دماي از پيش تعيين شده عمليات حرارتي شد. روندي مشابه در تهيه پوشش هاي نانو ساختار کامپوزيت سه تايي هيدروکسي آپاتيت-فورستريت-شيشه زيست فعال صورت گرفت و زير لايه هاي از جنس فولاد زنگ نزن 316 ال به روش غوطه وري پوشش دهي شدند. تکنيک هاي پراش پرتو ايکس، ميکروسکوپ الکتروني روبشي و عبوري، آناليز عنصري به کمک طيف سنجي تفکيک انرژي پرتوي ايکس و طيف سنجي جذب اتمي براي مشخصه يابي پودر، پوشش و داربست تهيه شده استفاده شد. نتايج مويد آن بود که دماي مناسب به منظور عمليات حرارتي پودر و پوشش کامپوزيت سه تايي و جلوگيري از ايجاد فازهاي ثانويه اضافي 600 درجه سانتي گراد است. اندازه کريستال جزء هيدروکسي آپاتيت در پودر تهيه شده به روش شرر، کمتر از 100 نانومتر بود که اين نتايج با مطالعات ميکروسکوپ الکتروني عبوري مطابقت داشت. نتايج، وجود گروه هاي عاملي اصلي سازنده نانوپودر کامپوزيت سه تايي هيدروکسي آپاتيت-فورستريت-شيشه زيست فعال را تائيد کرد. پوششي يکنواخت، هموژن، عاري از ترک و چسبنده قابل حصول بود. ارزيابي زيست فعالي پودر و پوشش تشکيل آپاتيت بر سطح نانوپودر و پوشش به کمک ميکروسکوپ الکتروني روبشي و ارزيابي غلظت کلسيم و فسفر را تائيد کرد. خواص مکانيکي پوشش به منظور ارزيابي تاثير نانوپودر فورستريت به کمک آزمون دندانه گذاري نانو انجام شد. نتايج ارزيابي خواص مکانيکي دلالت بر افزايش خواص مکانيکي پوشش مثل سختي، ضريب کشساني و چقرمگي شکست با افزايش ميزان نانوپودر فورستريت بود. تصاوير ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) حاکي از تشکيل داربست هايي مناسب با تخلخل هايي تقريباً برابر با 100 ميکرومتر با توزيع يکنواخت به منظور رشد و تکثير سلولي با افزودن مقدار نانوپودر کامپوزيتي به عنوان تقويت کننده تا کمتر از 50 درصد وزني بود. افزايش مقدار تقويت کننده سبب کاهش ميزان تخلخل شد. دستاوردهاي پژوهش حاضر مويد آن است که پودر و پوشش کامپوزيت سه تايي هيدروکسي آپاتيت-فورستريت-شيشه زيست فعال مشخصات اميد بخشي را در جهت استفاده براي کاربردهاي پزشکي نشان مي دهند و به ويژه انتخاب مناسبي در تهيه داربست ها خواهند بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی