15744

15744

ساخت و بررسي خواص مكانيكي و زيست سازگاري نانوكامپوزيت هيبريدي زمينه ي پلي اتيلني با وزن مولكولي بسيار بالا و تقويت كننده ي پايه ي گرافن

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومواد

آذرماه 1394

آذرماه 1394

دكتر عليرضا خاوندي - دكتر محمدرضا نعيمي جمال

دكتر حميدرضا رضايي - دكتر جلال ايزدي مباركه

مواد و متالورژي

چكيده: پلي¬اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا در دهه¬هاي گذشته به¬ طور گسترده¬اي در ساخت كاشتني¬هاي جايگزين مفاصل استفاده شده است. با توجه به رشد روزافزون تعداد بيماران و كاهش ميانگين سن افرادي كه از مشكلات مفصلي به دلايلي مانند اضافه وزن يا صدمات ناشي از حوادثرنج مي¬برند، نياز به طراحي كاشتني¬هايي كه در كاربردهاي طولاني مدتعملكرد مناسبي داشته باشند، احساس مي¬شود. مطالعات باليني انجام گرفته نشان مي¬دهد تحليل رفتن استخوان اطراف كاشتني و شكست مكانيكي اين قطعه¬ي پليمري، بخش عمده¬اي از آمارهاي مربوط به عدم موفقيتعمل جراحي جايگزيني را در بر مي¬گيرند. علت اصلي تحليل رفتن استخوان، فعال شدن مكانيزم دفاعي بدن در مقابل ذرات توليد شده در اثر سايش اين پليمر است. در طول ساليان گذشته تلاش¬هاي بسياري در جهت بهبود خواص و يا ساخت كامپوزيت¬هايي بر پايه¬ي پلي¬اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا شده است كه هركدام از اين روش¬ها، مزايا و معايبي دارند.هدف اصلي در اين كار تحقيقاتي، پس ازبررسي تحقيقاتانجام شده روينحوه¬ي عملكرد و خواص پليمر، دست يابي به روشي مناسب جهت طراحي و توليد كامپوزيتي با خواص مكانيكي برتر و زيست¬سازگاري مطلوب بوده است.در اين راستا هيدروكسي¬آپاتيت به دليل خواص مكانيكي مناسب و زيست¬فعال بودن و گرافن¬اكسيد به دليل خواص مكانيكي بسيار ويژه به عنوان تقويت-كننده براي ساخت كامپوزيت در نظر گرفته شدند.فرايند نوين چند مرحله¬اي، شامل مراحل اختلاط پودري در فاز مايع،ايجاد تورم در پليمر و اختلاط مذاب، به منظور توزيع مطلوب فازها به كار گرفته شد. نتايج آزمايش¬هاي انجام شده بيانگر بهبود قابل توجه خواص مكانيكي و مقاومت به سايش كامپوزيت توليد شده مي¬باشد. به طوريكه در نمونه¬ي حاوي 30 درصد وزني هيدروكسي¬آپاتيت و 25/0 درصد وزني گرافن¬اكسيد، مطابق نتايج آزمون كشش استاندارد، افزايش تقريبي 30، 100و 400 درصدي به ترتيب دراستحكام تسليم، استحكام شكست و مدول الاستيك، نسبت به نمونه-ي پليمري مشاهده شد. براي همين نمونه نتايج آزموننانونفوذ و نانوخراش بيانگر افزايش تقريبي 120 درصدي سختي و كاهش 50 درصدي ضريب اصطكاك نسبت به ماده¬ي خالص است. هم-چنين مقايسه¬ي خواص مكانيكي اين نمونه با خواص كامپوزيت¬هايي كه در آن فقط از هيدروكسي¬آپاتيت به عنوان تقويت¬كننده استفاده شده است، تاثير استحكام¬بخشي گرافن¬اكسيد را نشان مي¬دهد. بعلاوه آزمايش¬هايزيستي انجام گرفته نشان مي¬دهداين كامپوزيت زيست¬سازگار است و هيدروكسي¬آپاتيت موجب تقويت عملكرد سلول هاي استئوبلاست مي شود.از اينرو كامپوزيت نوين ساخته شده مي تواند انتخاب مناسبي جهت كاربرد در كاشتني هاي جايگزين مفاصل يا كاربردهاي ديگر درماني مانند داربست هاي استخواني باشد. واژه هاي كليدي: پلي اتيلن با وزن مولكولي بسيار بالا، كاشتني مفصل ران، كامپوزيت، هيدروكسي آپاتيت، گرافن اكسيد