عنوان

بررسی اثر افزودنی های Nb و Mg در سنتز پودر شیشه 45S5 به روش سل - ژل و پوشش‌دهی به روش غوطه‌وری بر روی آلیاژTi-6Al-4V

پ۲۷۳۵۰

per

بررسی اثر افزودنی های Nb و Mg در سنتز پودر شیشه 45S5 به روش سل - ژل و پوشش‌دهی به روش غوطه‌وری بر روی آلیاژTi-6Al-4V

شادی ساکن پور حاجی عبدال

مهندسی مکانیک

۱۴۰۱

۱۲۷ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی مواد گرایش سرامیک

۱۴۰۱/۰۶/۱۹

شیشه زیست فعال 45S5 با ترکیب شیمیایی 4/24 : Na2O. 9/26 : .CaO 6/2 : .P2O5 1/46 : SiO2 (درصد مولی ) توانایی ساخت و ترمیم بافت استخوان ، همچنین خاصیت رگزایی ، ضد باکتریایی و ضد التهابی در داخل بدن را دارد. علاوه بر این، از شیشه های زیست فعال برای کاربردهای مختلف مانند سیمان‌های کاشت استخوان و ایمپلنت های دندانی نیز استفاده شده است. در پژوهش حاضر سنتز پودر شیشه 45S5 به روش سل-ژل انجام شد. اثر واکنشگاه ژل باز یا بسته و دمای ژل شدن دمای اتاق یا ℃40 بر پودر شیشه سنتز شده بررسی شد. شیشه 45S5 تحت عملیات حرارتی 400℃ به مدت 2 ساعت قرار گرفت. برای بررسی زیست فعالی شیشه 45S5 سنتز شده به مدت 14،7،3 و 28 روز داخل محلول شبیه‌سازی شده بدن در دمای ℃ 37 نگه‌داری شد. طبق نتایج بدست آمده از XRD، FTIR و SEM با تشکیل شدن فاز هیدروکسی آپاتیت، زیست فعالی شیشه 45S5 اثبات شد. به منظور بررسی اثر افزودنی بر روی زیست‌فعالی شیشه 45S5 ، نمونه‌هایی با 1، 2 و 3 درصد وزنی Mg، 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 10 ، 12درصد وزنی Zn و 2 ، 4 و 6درصد وزنی Nb به روش سنتز شیشه45S5 بهینه شده اضافه و عملیات حرارتی شدند. زیست‌فعالی نمونه‌ها به همان ترتیب نمونه خالص مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشانگر تسریع و افزایش زیست‌فعالی شیشه 45S5 در حضور 2درصد وزنی Mg ، 8 درصد وزنی Zn و 6 درصد وزنی Nb نسبت به صورت خالص آن بوده‌است.پودر شیشه 45S5 بهینه شده به روش غوطه‌وری بر روی آلیاژ Ti-6Al-4V اعمال شد. اثر غلظت سل غوطه‌وری و تعداد دفعات تکرار پوشش‌دهی 1 و 5 مرتبه بر روی پوشش اعمال شده بررسی شد. طبق نتایج حاصل از میکروسکوپ نوری و AFM ، پوشش‌دهی با سل‌با غلظت 1% با تعداد دفعات تکرار5 مرتبه بهینه شد. نمونه بهینه شده برای بررسی زیست‌فعالی داخل محلول شبیه‌سازی شده بدن در دمای 37℃ به مدت 28 روز قرار گرفت طبق نتایج حاصل از تغییرات pH و SEM ، EDS ، تشکیل هیدروکسی‌آپاتیت در سطح پوشش نیز مشاهده شده‌است.

Abstract : 45S5 glass (24.4 Na2O-26.9CaO-2.6P2O5-46.1Si2O (mol%)) is one of the bioactive and biocompatible biomaterials has the potential to be used in bone regeneration. Also, Its Various properties such as angiogenesis, anti-inflammatory and antibacterial properties make them an ideal material for implant and bone cement applications compared to other bioactive glasses.In this study, 45S5 glasses have been prepared by using the sol-gel technique and different synthesis conditions such as environment parameters and gelation temperature were investigated. Besides to investigated the effect of heat treatment on 45S5 bioactive glasses, the obtained Optimum samples were heat treated at 400℃ for 2 hours. We investigated the bioactivity and biocompatibility of 45S5 glasses, by immersion samples in simulated body fluid(SBF) for 3, 7,14 and 28 days in 37℃ Incubator.In order to investigate the effect of additives on the bioactivity of 45S5 glass, samples with 1, 2 and 3 wt% of magnesium, 2,4, 6, 8, 10 and 12 wt% of zinc and 2, 4 and 6 wt% of Nb were synthesized and heat treated by optimized method.The obtained samples were characterized using X-ray diffraction(XRD), Fourier transform in fared spectroscopy (FT-IR) and Scanning electron microscope (SEM). Results indicated that, 45S5 glasses had significantly biocompatibility and bioactivity due to formation of Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2 on surface of samples. Optimum amount of additives such as 2 wt% Mg, 8 wt% Zn and 6 wt% Nb in the glass composition accelerated the formation of hydroxyapatite on the surface of samples and increased their bioactivity.In order to investigate the dip coating properties of 45S5 glass powder on the Ti-6Al- 4V alloy, the effect of sol concentration and the number of coating times, we coat obtained optimum 45S5 glass powder on the surface of Ti-6Al- 4V alloy. According to the obtained results, coating using diluted sol with more coating times leads to creating a more suitable surface on the samples. verification the results of placing these samples in SBF solution and the formation of hydroxyapatite on the surface of samples by pH measurement, EDS and SEM Analysis, showed that by coating the alloy with 45S5 glass powder, the bioactivity and biocompatibility of these alloys increased.

Investigation of the effect of Nb and Mg additives on the synthesis of glass powder 45S5 by sol-gel method and dipcoating on Ti-6Al-4V alloy

ساکن پور حاجی عبدال،

شادی

تهيه کننده

‏رضوانی،

همدانی،

‏محمد

‏ محمدتقی

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز