رسوب نشانی الکتروفورتیک پوششهای نانوکامپوزیتی شیشه زیستی- هیدروکسیآپاتیت روی زیرلایه تیتانیم برای کاربردهای زیستی
General Material Designation
[پایاننامه]
Parallel Title Proper
Electrophoretic deposition of bioglass-hydroxyapatite nanocomposite coatings on titanium substrate for biomedical applications
First Statement of Responsibility
/شیرین خانمحمدی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی مواد
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۸
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۴۲ص.
Other Physical Details
:
GENERAL NOTES
Text of Note
زبان: فارسی
Text of Note
زبان چکیده: فارسی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
NOTES PERTAINING TO PHYSICAL DESCRIPTION
Text of Note
مصور، نمودار
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری
Discipline of degree
مهندسی مواد
Date of degree
۱۳۹۸/۰۶/۰۱
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
کاشتنیهای فلزی به عنوان راهکاری موثر برای رفع نقصها و شکستگیهای استخوانی میباشند .در بین فلزات، تیتانیم به دلیل سبکی و زیستسازگاری بالا گزینه مناسبی محسوب میشود .خنثی بودن کاشتنیهای فلزی از نظر زیستی، ضرورت استفاده از پوششهای زیست فعال روی آنها را ایجاد میکند .شیشه زیستی به دلیل قابلیت اتصال قوی به استخوان از مواد مناسب به عنوان پوشش روی این دسته کاشتنیها است .هر چند ضعف مکانیکی خود ماده و اختلاف ضریب انبساط حرارتی آن با زیرلایه تیتانیمی منجر به افت کیفیت پوشش میشود .لذا استفاده از کامپوزیتهای شیشه زیستی به عنوان راه حل برای غلبه بر محدودیتهای پوشش تکفاز آن است .استفاده از مواد با مورفولوژی فیبری یا ویسکر برای ایجاد کامپوزیتهای شیشه زیستی در بهبود خواص مکانیکی به مراتب بهتر از مورفولوژی کروی عمل میکنند .هیدروکسی آپاتیت به عنوان ماده معدنی مشابه با استخوان، ماده پرکاربردی در پزشکی بوده و خواص زیست فعالی و زیست سازگاری آن در مقایسه با دیگر مواد فلزی و سرامیکی بهتر است .با استفاده از ویسکرهای هیدروکسی آپاتیت درتهیه کامپوزیتها، علاوه بر تقویت خواص مکانیکی، از بهبود خواص زیستی نیز میتوان بهره جست .در این پژوهش نیز برای اولین بار پوششدهی کامپوزیتهای شیشه زیستی با ویسکرهای هیدروکسی آپاتیت با روش رسوبنشانی الکتروفورتیک روی زیرلایه تیتانیم انجام شد .از دو اندازه ذره مختلف( درشت و ریز) شیشه زیستی به همراه ۲۵ و ۵۰ و ۷۵ درصد وزنی هیدروکسی آپاتیت برای ایجاد پوششها استفاده شد .با تغییر در فرآیند سنتز پودر و حذف مرحله کلسیناسیون، اندازه ذرات ریز به واسطه عدم رخداد کلوخهای شدن ذرات بدست آمد .پایدارسازی پودر ریزدانه نیز همراه با تفجوشی پوششها در دمای ۸۰۰ به صورت همزمان انجام گرفت .با بررسی انواع الکلها در غلظتهای مختلف افزودنی تری اتانول آمین برای تهیه سوسپانسیون پایدار پودر شیشه زیستی( با اندازه ذره درشت)، ایزوپروپانول به عنوان حلال بهینه انتخاب شد .غلظتهای بهینه افزودنی نیز برای هر کدام از سوسپانسیونهای تکفاز با بررسی پتانسیل زتا و سینتیک درجای رسوب نشانی بدست آمد .حضور ویسکرهای هیدروکسی آپاتیت در تقویت ریزساختار پوششهای تکفاز شیشه زیستی و جلوگیری از ایجاد ترک، افزایش سختی پوششها و همچنین افزایش استحکام اتصال پوشش به زیرلایه بسیار موثر بوده است .شیشه زیستی و ویسکرها به ترتیب در بهبود بخش چسبندگی و پیوستگی استحکام اتصال پوشش ایفای نقش کردهاند .بررسی خواص زیستی( زیست فعالی و ضد باکتری) بیانگر عملکرد مثبت هر دو جز شیشه زیستی و هیدروکسی آپاتیت به صورت همافزایی است .از نظر سلولی نیز پوششها براساس ترکیب شیمیایی و زبری سطوح رفتار متفاوتی نشان دادند .براساس تاثیر همافزایی شیشه زیستی و هیدروکسی آپاتیت در بهبود انواع خواص مکانیکی و زیستی، به ترتیب پوششهای حاوی ۵۰ و ۷۵ ویسکر برای شیشه زیستی با اندازه درشت و ریز به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شدند .بررسیهای خواص پوششهای بهینه روی زیرلایه تیتانیم آندایز شده حاکی از افزایش ۵۸ و ۳۲ درصدی استحکام اتصال پوشش به ترتیب برای شیشه زیستی با اندازه ذرات ریز و درشت بود .شیشه زیستی با اندازه ذرات ریز به دلیل ریز بودن و وارد شدن داخل حفرات نانولولهها تاثیر به مراتب بهتری در بهبود اتصال نشان داد
Text of Note
Metallic implants are one of the solutions to overcome the problems related to bone fractures and diseases. The bioinert nature of metal implants necessitates coating them with bioactive coatings. Bioglass is one of the biomaterials to apply on metal impalnts owing to its capability to make bonding with bone. Brittlenss and low mechanical properties of bioglass, besides its high thermal expansion coefficient difference with titanium substarte leads to low quality coatings. So utilizing composite coatings of bioglass can overcome its limitations. Biomaterials with fiber or whisker morphology play effective role in improving mechanical properties of composite coatings compared to spherical morphology. Hydroxyapatite is used widespreadly in medical fields because of its good bioactivity and biocompatility. Therefore hydroxyapatite whiskers can be beneficial to improve simultaneously both mechanical and biological characteristics. For the first time in this reaserch, bioglass composite coatings with whisker hydroxyapatite were applied on titanium susbstrate using electrophoretic deposition. Two different particle sizes of bioglass (fine and coarse) with 25, 50 and 75 wt of whisker hydroxyapatite were utilized in order to make coatings. Fine particle size of bioglass was produced through the omitting of calcination in its sol gel-precipitaion synthesis. Stabilization of fine particles was conducted simultaneously with sintering of coatings at high temperature. Based on the investigations of suspension parameters for coarse bioglass particles, isopropanol was chosen as optimum solvent. Using whiskers was effective in reinforcement of coatings microstructure and inhibiton of crack formation, and also enhancing microhardness and bonding strength of coatings. Synergestic effect of bioglass and hydroxyapatite was seen on improving the bioactivity and antibacterial behavior. Considering all properties of composite coatings resulted in the selection of coatings with 50 and 75 hydroxyapatite for coarse and fine bioglass as optimum samples, respectively. Probing the optimum coatings behavior on anodized titanium, indicated 58 and 32 percent of enhancement of bonding strength for fine and coarse particles of bioglass, respectively. Entrance and greater mechanical interlock of fine particles of bioglass inside nanotubes pores leaded to better reaction in strengthening the coatings bonding to substrate
ba
PARALLEL TITLE PROPER
Parallel Title
Electrophoretic deposition of bioglass-hydroxyapatite nanocomposite coatings on titanium substrate for biomedical applications