Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Hamidreza Salimi jazi
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Roya Saidi ghahe
رويا سعيدي 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
چکيده نقص و آسيب بافت استخواني از جمله اتفاق هاي معمول و مهم در زندگي روزمره انسان و درمان پزشکي است. يکي از راهکارهاي معمول درمان در اين گونه شرايط، پيوند زدن بافت بوده است. اين راهکار درماني معمولا با مشکلاتي از قبيل کمبود بافت اهدا کننده همراه است. براي غلبه بر اين مشکل، مهندسي بافت با رويکرد توليد داربست هاي (فوم) سه بعدي از موادي با ترکيب مشابه بافت جايگزين گسترش پيدا کرده است تا با تحريک مکانيزم هاي بازسازي خود بدن، به درمان و ترميم بافت آسيب ديده کمک کند. شيشه زيست فعال و هيدروکسي آپاتيت از جمله بيوسراميک هاي مورد استفاده در مهندسي بافت استخوان است. با وجود زيست‌فعالي قابل توجه اين بيوسراميک ها، کاربرد آن ها به علت خواص مکانيکي ضعيف محدود است. به تازگي فورستريت نيز به عنوان يک بيوسراميک براي کاربردهاي پزشکي پيشنهاد شده است. فورستريت با خواص مکانيکي و زيست‌سازگاري مناسب مي تواند تا حدودي مشکلات کاشتني‌هاي متخلخل تحت بار را برطرف سازد. هدف از پژوهش حاضر، توليد و مشخصه‌يابي فوم‌هاي نانوساختار فورستريتي و پوشش‌دهي هيدروکسي‌آپاتيت‌‌ و شيشه زيست‌فعال بر روي آن‌ها با توجه به مزاياي بيوسراميک‌هاي نانوساختار و فرايند قالب ريزي ژل بود. به اين منظور، فوم‌هاي فورستريتي به روش قالب ريزي ژل توليد شد و پوشش دهي هيدروکسي‌آپاتيت‌‌ و شيشه زيست‌فعال بر روي آن‌ها به روش سل- ژل و در فشار پايين انجام شد. مشخصه‌يابي فوم‌‌هاي توليدي و از جمله؛ بررسي ساختار فازي، تعيين اندازه ذرات، مطالعه ساختار فوم ها، بررسي اندازه و مورفولوژي تخلخل فوم ها، توسط تکنيک پراش پرتو ايکس (XRD)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و آناليز طيف سنجي توزيع انرژي پرتوايکس (EDS) انجام گرفت. آزمون غوطه‌وري در محلول شبيه سازي شده بدن به منظور بررسي زيست فعالي و زيست اضمحلالي فوم ها انجام گرفت و از روش هاي ميکروسکوپ الکتروني روبشي، آناليز طيف سنجي توزيع انرژي پرتوايکس براي تشخيص و تاييد تشکيل لايه آپاتيت و بررسي ميزان پر شدن حفرات استفاده شد. از تکنيک طيف سنجي نوري زوج پلاسماي القايي (ICP-OES) براي تعيين ميزان رهايش يون ها از فوم ها استفاده شد. ميزان تخلخل فوم‌‌هاي توليدي و رفتار مکانيکي آن‌‌ها به ترتيب با استفاده از روش ارشميدس و اجراي آزمون‌‌هاي فشاري مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشانگر توليد موفقيـت آميز فوم فورستريتي با استحکام حدود 2 / 7 مگاپاسکال و فوم هاي فورستريتي پوشش داده شده با شيشه زيست‌فعال و هيدروکسي آپاتيت هر دو با استحکام حدود 5 / 7 مگاپاسکال بود. ميزان تخلخل هاي فوم‌هاي توليدي نيز بالاتر از 75 درصد، اندازه دانه‌هاي آن ها کم تر از 50 نانومتر و اندازه حفرات آن ها بين 60 تا 320 ميکرومتر بود. مشاهده شد که با پوشش دهي فوم هاي فورستريتي استحکام فشاري آن‌ها به دليل کاهش ابعاد و درصد تخلخل ها، افزايش جزئي پيدا مي کند. ازسوي ديگر، نتايج آزمون غوطه‌وري در محلول شبيه‌سازي شده بدن، زيست‌فعالي و زيست‌اضمحلالي بهتر فوم هاي پوشش داده شده را نسبت به فوم فورستريتي بدون پوشش نشان داد. جمعبندي حاکي از آن بود که با پوشش دهي فوم فورستريتي مي توان به خواص مکانيکي و زيستي بهينه براي کاربردهاي پزشکي دست يافت. کلمات کليدي: فورستريت، هيدروکس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی