عنوان

سنتز و بررسی خواص ساختاری کامپوزیت " هیدروکسی آپاتیت – اکسید سیلسیم "

شماره

پ۲۸۴۹۶

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

سنتز و بررسی خواص ساختاری کامپوزیت " هیدروکسی آپاتیت – اکسید سیلسیم "

نام نخستين پديدآور

زهرا نقدی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

فیزیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۱۳۱ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

فیزیک، گرایش نانو

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۱۱/۱۸

متن يادداشت

یکی از انواع کلسیم فسفات‌ها، هیدروکسی آپاتیت می‌باشد. هیدروکسی آپاتیت به علت شباهت ساختاری و ترکیب شیمیایی آن با بخش معدنی استخوان و بافت‌های سخت بدن انسان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در واقع زیست سازگاری، زیست فعالی و خاصیت ترویج و رشد استخوان از این بیو سرامیک توجه زیادی را جهت کاربرد آن در پزشکی، دندان‌پزشکی و ارتوپدی به خود اختصاص داده است. با این وجود، خواص مکانیکی ضعیف این بیوسرامیک همچون تردی ذاتی و استحکام کششی پایین کاربرد آن را در بدن محدود می‌نماید. از این رو بسیاری از تحقیقات بر روی آن، جهت استفاده به صورت کامپوزیت متمرکز شده است. در این پژوهش، هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار به عنوان ماده‌ای با زیست سازگاری مناسب به روش سل _ ژل از واکنش دو محلول کلسیم نیترات چهار آبه و پنتا اکسید دی فسفر، در شرایط بهینه با مورفولوژی نزدیک به کروی سنتز گردیده است. برای بهبود خواص ساختاری و مکانیکی نمونه‌های پیشنهادی، با افزایش درصدهای جرمی مشخص اکسید سیلسیم به هیدروکسی آپاتیت، نمونه‌های کامپوزیتی تهیه و خواص فیزیکی آن‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور نانو ذرات اکسید سیلسیم به روش سل _ ژل سنتز شده‌اند. حضور اکسید سیلسیم در بسیاری از مواد زیست فعال و زیست سازگار، بهبود زیست فعالی را نشان داده است. نانو ذرات اکسید سیلسیم در حوزه پزشکی بسیار مورد توجه می‌باشد و در سیستم‌های رهایش دارو، مهندسی بافت و مواد دندانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. وجود نانو ذرات اکسید سیلسیم در کامپوزیت‌ها و سیمان‌های دندانی منجر به افزایش خواص مکانیکی و کاهش انقباض ناشی از پلیمریزاسیون می‌شود. به منظور تایید حضور فازهای مطلوب، نمونه‌های سنتز شده و کامپوزیتی از تکنیک پراش پرتو ایکس XRD)) استفاده شده است. در ادامه تاثیر میزان اکسید سیلسیم بر اندازه دانه و میزان بلورینگی نمونه‌های کامپوزیتی ارزیابی گردیده است. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FTIR) جهت آنالیز پیوندهای شیمیایی نمونه‌های سنتز شده و نمونه‌های کامپوزیتی استفاده شده است. ارزیابی شکل و اندازه کلوخه‌های نمونه‌های کامپوزیتی نانو ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) جهت ارزیابی مورفولوژی پودر، مورفولوژی و کیفیت سطحی کامپوزیت و ریخت شناسی نمونه‌های سنتز شده و کامپوزیتی استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی روند بهبود خواص مکانیکی، بر روی نمونه‌های کامپوزیتی تست مقاومت فشاری انجام گردیده است. اندازه ذرات با استفاده از تحلیل پهن شدگی و گسترش پیک‌های نمونه‌های سنتز شده و کامپوزیتی، با روش شرر _ دبای و ویلیام سون _ هال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در نمونه‌های کامپوزیتی نانو ساختار تولیده شده که حاوی هیدروکسی آپاتیت و اکسید سیلسیم است با افزایش مقدار اکسید سیلسیم از میزان بلورینگی و اندازه بلورک هیدروکسی آپاتیت کاسته می‌شود. افزودن اکسید سیلسیم به شبکه هیدروکسی آپاتیت باعث افزایش کلوخه‌شدگی می‌شود و نیز توزیع اندازه کلوخه‌ها یکنواخت‌تر می‌شود. مقاومت فشاری نمونه‌های نانو کامپوزیتی نسبت به نمونه‌های خالص افزایش می‌یابد. با مقایسه نمونه‌های کامپوزیتی ، افزایش مقدار اکسید سیلسیم در ساختار آن‌ها منجر به افزایش استحکام، و نیز کاهش ابعاد کلوخه‌ها و درجه بلورینگی و گاف انرژی گردید. مقایسه نتایج حاصل از بررسی خواص فیزیکی نمونه‌های نانو کامپوزیتی ، نمونه‌های نانو کامپوزیتی با 10 درصد جرمی اکسید سیلسیم و 15 درصد اکسید سیلسیم را به عنوان نمونه‌های با کیفیت معرفی می‌کند. در ادامه کار، جهت بررسی امکان افزایش بیشتر مقاومت مکانیکی نمونه‌های کامپوزیتی، با اضافه کردن اکسید روی به هیدروکسی آپاتیت و اکسید سیلسیم یک نمونه کامپوزیتی دیگر تهیه شد و خواص فیزیکی آن نیز مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور نانوذرات اکسید روی به روش سل _ ژل سنتز شدند. اکسید روی دارای خاصیت مرطوب‌کنندگی، آنتی بیوتیکی و ضدعفونی‌کنندگی بوده و در پزشکی موجب رشد سلول‌های جدید، بهبود پوست سوخته و ترمیم زخم‌ها می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که نمونه کامپوزیتی %SiO2- ZnO15HAP- بیشترین مقدار مقاومت مکانیکی را دارد و برای استفاده در بافت استخوان‌های قشری مناسب است.

متن يادداشت

Abstract: One type of calcium phosphate is hydroxyapatite. Hydroxyapatite is of special importance due to its structural similarity and chemical composition with the mineral part of bone and human hard tissues. In fact, biocompatibility, bioactivity and bone growth and growth properties of this bioceramic have received a lot of attention for its application in medicine, dentistry and orthopedics. However, the poor mechanical properties of this bioceramic, such as its inherent brittleness and low tensile strength, limit its use in the body. Hence, much research has focused on using it as a composite.Also, today there is a great desire to develop nanostructured composite biomaterials to achieve materials with different properties or multi-purpose applications such as repair, treatment and regeneration of bone tissue. In this study, hydroxyapatite nanostructure as a biomaterial Biocompatibility by sol-gel method has been synthesized from the reaction of two solutions of calcium nitrate, quaternary nitrate and pentoxide phosphorus, under optimal conditions with a near-spherical morphology. To improve the structural and mechanical properties of the proposed samples, by increasing the specific mass percentages of silicon oxide to hydroxyapatite, composite samples have been prepared and their physical properties have been studied. For this purpose, silicon oxide nanoparticles have been synthesized by sol-gel method. The presence of silicon oxide in many bioactive and biocompatible materials has shown the improvement of bioactivity. Silicon oxide nanoparticles are of great interest in medicine and are used in drug delivery systems, tissue engineering and dental materials. Addition of silicon oxide has led to improved biological activity and biocompatibility of bone scaffolds.The presence of silicon nanoparticles in composites and dental cements leads to increased mechanical properties and reduced shrinkage due to polymerization. In order to confirm the presence of optimal phases, synthesized and composite samples, X-ray diffraction (XRD) technique was used. The effect of silicon oxide on grain size and crystallinity of composite samples is evaluated. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) has been used to analyze the chemical bonds of synthesized samples and composite samples. Evaluation of the shape and size of lumps of nanostructured composite samples using scanning electron microscopy (SEM) has been used to evaluate the powder morphology, morphology and surface quality of the composite and the morphology of the synthesized and composite samples. The results show that in nanostructured composite samples containing silicon oxide hydroxyapatite, the crystallinity and size of hydroxyapatite crystals decrease with increasing amount of silicon oxide. Addition of silicon oxide to the hydroxyapatite matrix increases agglomeration and also distributes the agglomeration size more uniformly. Compressive strength of nanocomposite samples increases compared to pure samples. By comparing composite samples, increasing the amount of silicon oxide in their structure led to an increase in strength, as well as a decrease in the dimensions of the lumps and the degree of crystallinity and energy gap. Comparison of the results of the physical properties of nanocomposite samples introduces nanocomposite samples with 10% by mass of silicon oxide and 15% by silicon oxide as high quality samples. In order to investigate the possibility of further increasing the mechanical strength of composite samples, another composite sample was prepared by adding zinc oxide to hydroxyapatite and silicon oxide and its physical properties were studied. For this purpose, zinc oxide nanoparticles were synthesized by sol-gel method. Zinc oxide has moisturizing, antibiotic and antiseptic properties and is a very good absorber for ultraviolet rays. In medicine, it promotes the growth of new cells, heals burnt skin and heals wounds. It is also important for enzymatic reactions, immune health and DNA synthesis. The results show that the 70HAP-15ZnO-15SiO2 composite sample has the highest mechanical strength and is suitable for use in cortical bone tissue.

عنوان گونه گون

Synthesis and Study of Structural Properties of " Hydroxyapatite _ Silicon Oxide " Composite

عنصر شناسه اي

نقدی،

ساير عناصر نام

‏‏زهرا

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

محمدی عارف،

عنصر شناسه اي

خاتمیان،

ساير عناصر نام

‏‏ساجده

ساير عناصر نام

‏معصومه

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز