Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Hossein Edris
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahsa Mohammadrezaie
مهسا محمدرضائي

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Fabrication and characterization of nanostructure forsterite-hydroxyapatite composite foam for tissue engineering applications
In this study, effort was focused on fabrication and characterization of nanostructure bioceramic composite foam. For this purpose, Hydroxyapatite (HA) and forsterite nanopowders were synthesized by sol-gel and mechanochemical method, respectively. Nanostructure composite foams were prepared via addition of the HA to forsterite, in proportion of 0, 10, 20 and 30 wt.% . X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) were used to characterize and evaluate the phase structure, crystallite size, morphology, size and distribution of the pores, chemical composition and particle size of the prepared powders and nanostructure composite foams. The porosity of the foams was measured by Archimedes method. In order to evaluate the bioactivity and bioresorbability, the prepared foams were immersed in the simulated body fluid (SBF) for 28 days. The concentration of the calcium and phosphorous ions in the filtered solutions were determined by inductive coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). XRD and SEM were used to investigate the bone like apatite formation on the surface of the foams and pores filling by formation of apatite. The results showed that the foams have a grain size smaller than 50 nm and pore size is in the range 60-400 ?m . The compressive strength and elastic modulus of the foams decreased with increasing of HA. The maximum values of compressive strength and elastic modulus of the foams were found to be about 7.2 MPa and 0.271 GPa, respectively, which are close to the lower limit of the compressive strength and elastic modulus of cancellous bone. The mean values of true and apparent porosity were calculated in the range 77-87% and 66-79%, respectively. In vitro tests showed the high bioactivity and resorbability of the foams. The obtained foams have similar chemical composition to the mineral phase of bone and by changing the ratio of HA/forsterite can approach the appropriate bioactivity and biodegradability level needed for different medical applications. Considering the obtained results, it seems that the manufactured foams could be a good candidate for tissue engineering applications such as drug delivery and cell loading. However, cell culture and in vivo tests are needed for more assurance. Keywords : Forsterite; Hydroxyapatite; Gelcasting; Nanostructure composite;
چکيده مهندسي بافت علم طراحي و توليد بافت هاي جديد براي ترميم اندام هاي آسيب ديده و جايگزين قسمت هاي از دست رفته به علت عوامل مختلف است. هدف از اجراي پژوهش حاضر، بررسي تاثير مقدار نانوذرات هيدروکسي آپاتيت بر خواص و ويژگي هاي فوم نانوساختار فورستريت با ويژگي دارا بودن کاربرد پزشکي است. به اين منظور نانوپودرهاي فورستريت وهيدروکسي‌آپاتيت به ترتيب به روش هاي آلياژسازي مکانيکي و سل-ژل توليد شد و فوم‌هاي کامپوزيتي از نانوپودرهاي مذکور به روش قالب‌ريزي ژل تهيه شد. فوم‌هاي کامپوزيتي با اضافه کردن پودر هيدروکسي‌آپاتيت به پودر فورستريت به ميزان صفر، 10، 20 و 30 و درصد وزني تهيه شد. آناليز پراش پرتو ايکس به منظور بررسي ساختار فازي استفاده شد. بررسي مورفولوژي و توزيع اندازه حفرات فوم‌هاي کامپوزيتي با ميکروسکوپ الکتروني روبشي انجام گرفت. آناليز عنصري با تفکيک انرژي پرتو ايکس براي مشخص نمودن ترکيب شيميايي ساختار استفاده شد. به منظور بررسي اندازه ذرات فوم‌هاي کامپوزيتي تهيه شده، از ميکروسکوپ الکتروني عبوري بهره گرفته شد. ميزان تخلخل نمونه‌ها با استفاده از روش ارشميدس تعيين شد. آزمون غوطه‌وري در محلول شبيه‌سازي شده بدن به منظور بررسي خواص زيست‌فعالي و زيست‌اضمحلالي فوم‌هاي توليدي انجام گرفت و از آناليز عنصري با تفکيک انرژي پرتو ايکس و ميکروسکوپ الکتروني روبشي براي تشخيص و تأييد تشکيل لايه آپاتيت و بررسي ميزان پرشدن حفرات استفاده شد. از تکنيک طيف‌سنجي نشري نوري زوج پلاسماي القايي براي تعيين ميزان رهايش يون‌هاي کلسيم و فسفر و منيزيم از فوم‌هاي کامپوزيتي استفاده شد. نتايج به‌دست آمده توليد موفقيت‌آميز فوم کامپوزيتي نانوساختار با ميزان تخلخل بالاتر از 77 درصد، اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر و اندازه حفره بين 60 تا 400 ميکرومتر را نشان داد. با افزايش مقدار هيدروکسي آپاتيت در فوم هاي کامپوزيتي استحکام فوم‌ها کاهش يافت. مقادير ماکزيمم به‌دست آمده براي استحکام فشاري و ضريب کشساني به ترتيب برابر با 2 / 7 مگاپاسکال و 271 / 0 گيگاپاسکال بود. نتايج آزمون غوطه‌وري در محلول شبيه‌سازي شده بدن نيز زيست‌فعالي و زيست‌اضمحلالي بالاي فوم‌هاي توليدي را تأييدکرد. نتايج به‌دست آمده نشان داد که خواص به‌دست آمده براي فوم کامپوزيتي نانوساختار توليد شده مي‌تواند اين فوم را به عنوان کانديد نويدبخشي به منظور استفاده در کاربردهاي مهندسي بافت مطرح سازد. کلمات کليدي : فورستريت، هيدروکسي‌آپاتيت، قالب‌ريزي ژل، نانوکامپوزيت، فوم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی