۱۷۸۲۲پ
per
بررسی و ساخت شیشه-سرامیک سیستمP۲O۵ -Na۲O-CaO- SiO۲زیست فعال متخلخل مورد استفاده در کنترل رهایش دارو
/الهه اله قلیان
: فنی مهندسی مکانیک
، ۱۳۹۵
، راشدی
چاپی
کارشناسی ارشد
مهندسی مواد-گرایش سرامیک
۱۳۹۵/۱۱/۱۷
تبریز
مهندسی بافت استخوان با هدف بازسازی یا تعویض بخشی از استخوان انسان همواره مورد توجه بوده است .برای این هدف یک ماده زیست فعال با ساختار متخلخل به عنوان ساختاری برای رشد سلول ها نیاز است .در این میان شیشه زیست فعال به دلیل سرعت بالای پیوند با بافت استخوان نسبت به سایر مواد زیست فعال دارای مزیت نسبی است و شیشه-سرامیک ها به خاطر بهبود استحکام بسیار مورد توجه قرار گرفته اند .امروزه سیستم های اتصال استخوان با توانایی رهایش دارو تا طولانی مدت و غلظت مناسب کنترل شده توسعه پیدا کرده است .هدف از این تحقیق، بررسی رفتار تبلور، سینترپذیری، ساخت بدنه متخلخل و خواص زیست فعالی و خواص مکانیکی شیشه-سرامیک است .در این پژوهش پس از انتخاب ترکیب پایه مناسب در سیستمP۲O۵ -Na۲O-CaO- SiO۲با درصد های مختلف ازP۲O۵ ، مواد اولیه در دمای ۱۴۰۰ ذوب و در آب سریع سرد شده و تا اندازه زیر m۳۸ریز شد .پودر شیشه بعد از مخلوط سازی با بایندر، تحت پرس هیدرولیک تک محوری با فشار MPa۴۵۰ و در محدوده دمایی۶۱۵ - ۷۴۰تحت عملیات حرارتی سینترینگ قرار گرفت .با توجه به مطالعات تبلور و سینترینگ شیشه-سرامیک در حالت متراکم، ترکیب و دمای بهینه عملیات حرارتی انتخاب و استحکام خمشی و سختی آن بررسی شد .برای ساخت بدنه متخلخل پودر شیشه پس از مخلوط سازی با نسبت۳۰- ۷۰درصد حجمی و اندازه ۱۰۰ -m۳۰۰از ماده آلی تخلخل زا، تحت پرس هیدرولیک تک محوری قرار گرفت .سپس فرآیند سینتر، تبلور و خروج ماده آلی به طور همزمان انجام شد .پس از ساخت، درصد تخلخل ها، استحکام، اندازه متوسط تخلخل ها و به هم پیوستگی تخلخل ها مورد مطالعه قرار گرفت .بررسی دمای سینترینگ مناسب با آنالیز DTA و بررسی فازی ، سینتر پذیری و زیست فعالی شیشه-سرامیک مورد نظر پس از نگه داری در محلول (SBF) به مدت ۲ هفته، با آنالیز هایXRD ،FTIR ،SEM ، EDX انجام گرفت .با افزایش مقدار P۲O۵ موجود در نمونه های شیشه ای دمای پیک تبلور فلوروآپاتیت به دماهای بالاتری انتقال یافت .افزایش مقدار P۲O۵ در دمای ثابت باعث افزایش مقدار تبلور شده است .دمای ۶۶۵ به عنوان دمای بهینه سینترینگ با بالاترین مقدار دانسیته نسبیgr/cm۳ ۴/۲، انقباض خطی ۱۰و کمترین درصد تخلخل ۲۰انتخاب شد .عدد سختیGPa۰۵/۵ و استحکام خمشی MPa۵۲ در محدوده قابل قبول قرار گرفته است .بررسی ساخت بدنه متخلخل نشان داد که نمونه با ۷۰ درصد حجمی ماده تخلخل زا که در دمای ۶۶۵ سینتر شده دارای وضعیت ظاهری، استحکام خمشی، محدوده درصد تخلخل، اندازه متوسط تخلخل، به هم پیوستگی بین تخلخل های مناسبی است .با در نظر گرفتن خواص زیست فعالی شیشه-سرامیک در محیط شبیه سازی شده بدن(SBF) ، تشکیل لایه هیدروکسی آپاتیت را نشان داده شد
Bone tissue engineering with the aim of repairing or replacing a part of human s bone has always received a large attention. Therefore, the necessity of a bioactive material with a porous structure for cells growth is inevitable. Among the different kinds of bioactive material, bioactive glass ceramics are important due to their improved strength. Nowadays bone grafting systems with a ability of a long-term and controlled drug delivery are developed. Main purposes of this research are investigation of crystallization, sintering, producing of the porous sample and determination of bioactivity and mechanical properties of the glass ceramic. In this investigation, after choosing an appropriate base composition in the SiO2-CaO-Na2O-P2O5 system containing different amount of P2O5 , correspondent, raw material were melted at 1400 and quenched in water immediately and were millied to reach the size of lower than 38 m. after mixing with binder and hydraulic pressing (450 MPa), sintering heat treatment was applies in the range of 615-740 considering the crystallization and sintering of dense samples, results, optimum composition and temperature of heat treatment was chosen; flexural strength and hardness were obtained afterwards. In order to producing a porous body, glass powder was mixed with an organic porougen (with the ratio of 30-70 vol and size of 100-300m), and then hydraulic pressed. Sintering, crystallization and consumption of the organic material processes were implanted. After successful preparation of sample, pore percentage, strength, mean size of pores and interconnection of then were studied. Choosing a suitable sintering temperature phase analyzing and bioactivity test (after dipping in SBF for 2weeks) were achieved by DTA, XRD, FT-IR, SEM and EDX respectively. With the increasing of P2O5 amount in the glassy samples, Fluorapatite crystallization peak was shifted to higher temperatures. Adding more P2O5 at the constant temperature resulted in an enhancement in the amount of crystallization. 665 was selected as the optimum sintering temperature with the highest relative density of 2.4 g/cm3, linear shrinkage of 10 and lowest percentage of pore (20 ). Hardness number of 5.05 and flexure strength of 52Mpa, for samples were acceptable. Studying the producing of porous body showed that the sample with 70 vol pourogen and sintered at 665 demonstrated suitable appearance, flexural strength, pores percentages, mean size of pores and interconnection investigation of bioactivity of glass ceramic dipped in SBF, proved the formation of hydroxyl apatite layer.
اله قلیان، الهه
رضوانی، محمد، استاد راهنما
همدانی، محمدتقی، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
