27171

بررسي خواص پيزوالكتريك و زيست‌سازگاري كامپوزيت سه جزئي هيدروكسي‌آپاتيت-نايوبات پتاسيم سديم-تيتانات باريم

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

1401-1402

1401/06/29

سيد امير غفاري

ايمان مباشرپور

مهندسي مواد و متالورژي

ويژگي الكتريكي ذاتي برخي از بيومواد ها موجب كنترل فعاليت هاي ضد باكتري و بهبود خواص زيست‌سازگاري و زيست‌فعالي آنها مي‌شود. از جمله اين مواد، بيوموادهاي پيزوالكتريك هستند كه با قطبي كردن، سطوح آنها داراي بارهاي مثبت و منفي شده و ويژگي الكتريكي پيدا مي‌كنند. دليلي ديگر برا استفاده از مواد پيزوالكتريك در كاشتني هاي استخواني، داشتن خاصيت پيزوالكتريك خود استخوان طبيعي است. در اين تحقيق، بيوكامپوزيت‌هاي سه جزئي نايوبات پتاسيم سديم-تيتانات باريم- هيدروكسي آپاتيت قطبي شده، خواص ضد باكتريايي، زيست‌سازگاري و زيست‌فعالي آن مورد بررسي قرار گرفت. تركيب نايوبات پتاسيم سديم و تيتانات باريم كه هركدام خواص پيزوالكتريك مناسبي از خود نشان مي‌دهند با هيدروكسي‌آپاتيت كه داراي خواص بيولوژيكي خوبي است به طرز قابل قبولي خواص لازم براي يك كاشتني استخواني را بهبود بخشيد. تركيب 70 درصد از جز پيزوالكتريك KNN-BT به هيدروكسي‌آپاتيت بهينه ترين تركيب سه جزئي از لحاظ دانسيته، مرز فازي موفوتروپيك و ساير آزمون هاي انجام شده در كار حال حاضر بود. رفتار ضد باكتريايي 30HKB در برابر سلول‌هاي باكتري S.aureus پس از قطبي كردن تقويت شده و به ميزان 61 درصد افزايش يافت. علاوه بر اين، رشد و چسبندگي سلول هاي استئوبلاست MC3T3-E1 نشان دهنده افزايش زيست سازگاري كامپوزيت 30HKB از طريق عمل قطبي كردن سطح است. بارهاي سطحي نمونه‌هاي قطبي موجب جذب يون‌هاي Ca2+ شده و همچنين يون‌هاي -HPO4 و -OH با يون‌هاي +Ca2 رسوب‌شده، برهم‌كنش كرده و لايه‌ي CaP را ايجاد كردند. بنابراين سراميك هاي پيزوالكتريك پلاريزه خاصيت زيست فعالي را در مقايسه با سطوح غير قطبي خود افزايش دادند.

1401/07/14

Investigating the piezoelectric properties and biocompatibility of three-component hydroxyapatite-sodium potassium niobate-barium titanate composite

9/20/2023 12:00:00 AM

The intrinsic electrical properties of some biomaterials control antibacterial activities and improve their biocompatibility and bioactivity properties. Among these materials, there are piezoelectric biomaterials, which by polarizing, their surfaces have positive and negative charges and acquire electrical properties. Another reason for using piezoelectric materials in bone implants is the piezoelectric property of natural bone itself. In this research, three-component biocomposites of sodium potassium niobate-barium titanate-polarized hydroxyapatite, its antibacterial properties, biocompatibility, and bioactivity were investigated. The combination of sodium potassium niobate and barium titanate, each of which has good piezoelectric properties, with hydroxyapatite, which has good biological properties, has improved the necessary properties for a bone implant. The combination of 70% of KNN-BT piezoelectric component to hydroxyapatite was the most optimal combination of three components in terms of density, morphotropic phase boundary, and other tests performed in the current work. The antibacterial behavior of 30HKB against S.aureus bacteria cells was enhanced and increased by 61% after polarization. In addition, the growth and adhesion of MC3T3-E1 osteoblast cells indicate the increased biocompatibility of the 30HKB composite through the action of surface polarization. The surface charges of the polar samples caused Ca2+ ions to be absorbed, as well as -HPO4 and -OH ions interacting with the precipitated Ca2+ ions and creating the CaP layer. Therefore, polarized piezoelectric ceramics have increased bioactivity compared to their non-polarized surfaces.

پيزوالكتريك , كامپوزيت , نايوبات پتاسيم سديم , هيدروكسي‌آپاتيت , تيتانات باريم , آنتي باكتريال , زيست‌سازگاري , زيست‌فعالي

Piezoelectric , composite , sodium potassium niobate , hydroxyapatite , barium titanate , antibacterial , biocompatibility , bioactivity

majid kaboosi

seyed amir ghaffari