Skip to main content
SUPERVISOR
حسين ادريس (استاد راهنما) بتول هاشمي بني (استاد مشاور) وجيه السادات مرتضوي (استاد مشاور) محمدحسين فتحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahboobeh Saghaei
محبوبه سقائي

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Preparation and characterization of antibacterial and bioactive composite bioceramic nanopowder and nanostructured bulk
The aim of this work was fabrication and characterization of bioactive glass-forsterite composites. The effects of the additive on bioactivity, biocompatibility, antibacterial properties, sinterability and mechanical properties of the samples were investigated. Nanocomposite powder samples with different amounts of forsterite were synthesized via sol-gel technique. XRD, TEM, SEM, EDS and FTIR characterization techniques were used. Evaluation of the bioactivity of the samples was done in SBF. Antibacterial activity and cytotoxicity of the samples were also evaluated. A two step sintering (TSS) process was used to produce bulk samples from composite nanopowders. Optimization of different parameters of the TSS process was done by use of the Taguchi method. Nanoindentation and biocompatibility assay tests were done in order to evaluate mechanical properties of the bulk samples. Results yielded 600 ?C as the proper temperature for calcination of the composite powder having an amorphous bioglass matrix. The crystallite size of the forsterite in the prepared powders was lower than 100 nm and was in agreement with results obtained by TEM. The prepared nanopowders didn’t show any cytotoxicity effect on human osteoblast cells and their antibacterial effect on E. coli and S. aureus was observed. XRD and SEM results showed the crystallization of bioglass due to heat treatment at high temperatures. The prepared bulk samples had a grain size less than 200 nm. The optimum densification was reported for the sample with 10% forsterite. Moreover, a hardness and fracture toughness increase was observed in this sample. Cell adhesion test results showed significant osteoblast cell adhesion, spread and growth on the surface of the nanostructured bioglass-forsterite composite ceramic. In conclusion, the prepared bioactive glass-forsterie composite nanopowders and their nanocrystalline bulk can potentially be considered as good candidates for dentistry applications. Keywords : Bioactive glass, Forsterite, Sol- gel, Two step sintering, Nanocomposite
چکيده هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه يابي بيوسراميک کامپوزيتي شيشه زيست فعال- فورستريت و بررسي تاثير حضور تقويت کننده بر خواص زيست فعالي، زيست سازگاري، آنتي‌باکتريالي، قابليت تف‌جوشي و خواص مکانيکي بود. به اين منظور، نانوپودر شيشه زيست‌فعال حاوي درصدهاي مختلف فورستريت (10، 20 و 30 درصد وزني) به روش سل- ژل تهيه شد. تکنيک هاي پراش پرتو ايکس، ميکروسکوپ الکتروني عبوري، ميکروسکوپ الکتروني روبشي، آناليز عنصري به کمک طيف سنجي تفکيک انرژي پرتو ايکس و طيف‌سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه جهت مشخصه يابي پودر کامپوزيتي ساخته شده، انجام شد. ارزيابي زيست فعالي بررسي رفتار پاسخ سلولي و رفتار آنتي باکتريال نانوپودرهاي تهيه شده نيز به انجام رسيد و در ادامه به منظور بررسي اثر تقويت‌کننده بر خواص مکانيکي شيشه زيست فعال، نمونه هاي بالک کامپوزيتي (حاوي 0، 10، 20 و 30 درصد وزني فورستريت) به روش تف جوشي دومرحله اي تهيه شد. در اين راستا از روش تاگوچي، جهت بهينه سازي پارامترهاي فرايند تف جوشي دومرحله اي بهره گرفته شد. از آزمون دندانه گذار نانو (نانوايندنتور) نيز براي سنجش خواص مکانيکي نانوکامپوزيت بهره گرفته شد و آزمون زيست سازگاري جهت بررسي چسبندگي سلولي سلول هاي استخواني در مجاورت نمونه‌هاي بالک به انجام رسيد. نتايج مويد آن بود که دماي مناسب به منظور عمليات حرارتي پودر کامپوزيت دوتايي دماي 600 درجه سانتي گراد است. اندازه کريستاليت جزء فورستريت در پودر تهيه شده، کم تر از 100 نانومتر بود. تصاوير ميکروسکوپي الکتروني عبوري نيز تاييدکننده ابعاد نانومتري ذرات پودر کامپوزيتي بود. بررسي رفتار پاسخ سلولي و رفتار آنتي‌باکتريال نانوپودرهاي تهيه شده نشان دهنده عدم سميت سلولي و خاصيت آنتي باکتريال بر باکتري هاي اشريشياکلي و استافيلوکوک آرئوس بود. نتايج آزمون پراش پرتو ايکس و مطالعه تصاوير ميکروسکوپي الکتروني روبشي، نشان‌دهنده تبلور زمينه شيشه زيست فعال در اثر عمليات حرارتي در دماهاي بالا و اندازه دانه هاي کم تر از 200 نانومتر در نمونه هاي بالک بود. ارزيابي بالک نانوساختار نشان داد که نمونه هاي حاوي 10 درصد تقويت کننده از نظر تراکم، مناسب ترين نمونه است. سنجش به کمک آزمون دندانه‌گذار نانو نيز نشان دهنده بهبود سختي و چقرمگي شکست نانوکامپوزيت حاوي 10 درصد فورستريت نسبت به ساير نمونه ها بود. علاوه بر اين، نتايج بررسي چسبندگي سلولي، تاييدکننده چسبندگي و رشد سلول‌هاي استخواني در مجاورت نمونه هاي بالک تف‌جوشي شده بود. دستاوردهاي پژوهش حاضر مويد آن است که پودر و بالک کامپوزيتي شيشه زيست فعال- فورستريت مي تواند کانديد مطلوب و مناسبي جهت استفاده در کاربردهاي دندان پزشکي باشد. کلمات کليدي شيشه زيست فعال، فورستريت، سل- ژل، تف جوشي دومرحله اي، نانوکامپوزيت

تحت نظارت وف ایرانی