شماره ركورد
28889
پديد آورنده
هدي خوشاوي
عنوان
بررسي تاثير افزودني MgOوSrO برخواص بايواكتيويتي كامپوزيت كيتوسان _ شيشه (64SiO2.31CaO.5P2O5)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي- بيومتريال
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/04/26
استاد راهنما
دكتر حميدرضا رضايي/ دكتر جعفر جوادپور
استاد مشاور
دكتر بيژن افتخاري يكتا
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
هدف از انجام اين پروژه تهيه¬ي خميرهاي كامپوزيتي حاوي پليمركيتوسان و پودر شيشه¬ي زيست فعال مي¬باشد كه تاثير حضور مجزا و همزمان اكسيد هاي منيزيم و استرانسيوم در تركيب شيشه بر خواص زيست سازگاري، تزريق پذيري، گرانروي و بيولوژيكي سيستم نام برده مورد بررسي قرارگرفته است. لذا در نخستين مرحله به بررسي تاثير جايگزيني 4% مولي SrOو4% مولي MgO با CaO در ساختار شيشه پايه با سيستم 5O2P5.CaO31.2SiO64 كه به روش سل ژل اسيد باز سنتز گرديده بود پرداخته شد. در ادامه با جايگزيني همزمان 4% مولي MgO و 4% مولي SrO با CaO در سيستم شيشه¬ي اوليه، شيشه اي ديگر جهت مقايسه خواص درحضور همزمان اين دو اكسيد نيز ساخته شد. سپس مشخصه يابي پودرهاي تهيه شده توسط پراش پرتوي ايكس(XRD)، تصوير برداري ميكروسكوپ الكتروني(SEM) و طيف سنج فروسرخ (FTIR) صورت گرفت. در بررسي فاز شيشه هاي سنتز شده، درالگوي پراش پرتوي ايكس در شيشه ها پس از كلسينه كردن در دماي 750℃ براي 5 ساعت، پيكي مشاهده نشد. همچنين در بررسي ريخت شناسي، در گروه هاي مختلف شيشه، ذرات آگلومره بوده و متوسط اندازه ذرات در آنها به¬ترتيب (nm85±0/022)BG، (nm104±0/029) شيشه حاوي منيزيم(BGM)، (nm64±0/018)شيشه حاوي استرانسيوم(BGS) و(nm84±0/024)شيشه حاوي منيزيم و استرانسيوم(BGMS) گزارش شد. در تهيه¬ي خميرهاي كامپوزيتي ابتدا محلول3% كيتوسان تهيه شد سپس براي انتخاب نسبت بهينه¬ي پودر به مايع(P/L) ، محلول كيتوسان با نسبت هاي مختلف از پودر شيشه BGتركيب شده و مورد آزمون خواص مكانيكي قرارگرفت. از اين رو نسبت 25/100 به عنوان نسبت بهينه براي درصد پودر به مايع مورد تاييد قرارگرفت. در بررسي تزريق پذيري در خميرها طبق شرايط كنترل شده با نيرو و سرعت ثابت mm/min30، با افزودن يون منيزيم در تركيب، نيروي تزريق در سرنگ با قطردهانه mm2 از 17∓1/2 نيوتون به 50±2/2 نيوتون و با افزودن استرانسيوم به تركيب نيروي تزريق به±1 01/5 نيوتون رسيد همچنين درحضور همزمان منيزيم و استرانسيوم نيروي تزريق تا ±0/8 83/6 نيوتون افزايش داشت. در بررسي هاي رئومتري خميرها، در منحني ويسكوزيته/نرخ برشي، با افزايش نرخ برشي، ويسكوزيته كاهش يافته و خميرها از خود رفتار شل شدن برشي نشان دادند. همچنين با افزودن منيزيم به تركيب شيشه، ويسكوزيته از pa/s402 به pa/s2320 و با حضور استرانسيوم ويسكوزيته تا pa/s3490 افزايش پيداكرد همچنين درحضور همزمان منيزيم و استرانسيوم ويسكوزيته به pa/s3770 رسيد. از طرفي در منحني تنش برشي/نرخ برشي، با افزايش تنش برشي تا pa 1040، نرخ برشي افزايش يافته است. درواقع در يك تنش برشي ثابت ويسكوزيته BGM/BGS/BGMS همواره بيشتر از خمير پايه¬ي BG مي¬باشد. در بررسي بايواكتيويتي، پس از 14 روز غوطه وري خميرها در محلول SBF لايه اي از هيدروكسي آپاتيت و كلسيت بر روي سطح كه معرف زيست سازگاري خميرها مي¬باشد شكل گرفت و در بررسي مقاومت شيميايي خميرها، خميرحاوي استرانسيوم به دليل واكنش پذيري بيشتر با محيط درصد بالاتري از تخريب را درمحلولSBF نسبت به ديگر خميرها از خود نشان داد و مقاومت شيميايي در آن از 23/91 % به 49/82 %كاهش يافت. همچنين در حضور يون منيزيم به دليل افزايش انسجام شبكه، مقاومت شيميايي خمير به 38/96% افزايش داشت كه به همين خاطر تشكيل كلسيت در خمير حاوي منيزيم مشاهده نشد ولي در ديگر خمير ها به دليل ضعيف تر بودن اتصالات شبكه و رهايش بيشتر يون كلسيم درآنها، كلسيت بر روي سطح تشكيل شد و تا 14 روز انحلال يافت و به هيدروكسي آپاتيت تبديل شد. در بررسي بيولوژيكي، رفتار سازگاري خميرها با رده¬ي سلوليMG63 نيز براي 1 و 3 روز مورد بررسي قرار گرفت و نتايج نشان دادند خميرهاي سنتز شده درغلظت هاي كمتر از %100 هيچ گونه اثر مخربي نسبت به سلول هاي استئوبلاست از خود نشان نداده و فعاليت سلول هاي استئوبلاست را تشويق مي¬كنند. در نهايت مي¬توان ادعا كرد كامپوزيت هاي تهيه شده مي¬توانند كانديداي مناسبي براي جايگزيني با مواد ترميمي در بازسازي استخوان باشند.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/07/22
عنوان به انگليسي
Investigation of the effect of MgO and SrO on the bioactivity properties of chitosan-glass(64SiO2.31CaO.5P2O5) composite
تاريخ بهره برداري
7/16/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
هدي خوشاوي
چكيده به لاتين
The purpose of this project is to prepare bioactive glass-chitosan composite to investigate the effect of the presence of magnesium and strontium oxides in the composition of glass on the biological properties, injectability, viscosity and bioactivity of the mentioned system. For this purpose, the glass system of 64SiO2. 31CaO. 5P 2O 5 was synthesis by acid-base sol-gel method. Then, by replacing 4% mol SrO and 4% mol MgO with CaO in the previous glass system, two separate glass systems were synthesized in the same way. Finally, by simultaneously replacing 4% MgO and 4% SrO with CaO in the initial glass system, another glass was synthesized to compare the properties in presence of these two oxides. Then the prepared powders were characterized by X-ray diffraction, SEM and FTIR. In examining the phase of the synthesized glasses, no peak was observed in the X-ray diffraction pattern of the glasses after calcination at 750℃ for 5 hours. Also, in the morphological analysis, the glass particles are agglomerated and the average particle size in them is reported in the following: BG (85±0/022 nm), BGM (104±0/029 nm), BGS (64±0/018 nm) and (84± 0/024 nm). In the preparation of composite pastes, at first 3% chitosan solution was prepared and to select the optimal P/L ratio, the chitosan solution was mixed with different proportions of bioglass powder and tested for mechanical properties. Therefore, the ratio of 0/25 was confirmed as the optimal ratio for the percentage of powder to liquid. the injectability of pastes was evaluated under controlled conditions with a constant force and speed of 30 mm/min. by adding magnesium ions in the composition, the injection force in a syringe with a diameter of 2mm increased from 2/17∓1 newtons to 2/50±2 newtons and by adding strontium to The combination, the injection force reached 5/10±1 newtons, also in the simultaneous presence of magnesium and strontium, the injection force increased up to 6/83± 0/8 newtons. In the rheometric studies of the pastes, in the viscosity/shear rate curve, by increasing of the shear rate, the viscosity decreased and the pastes showed shear thinning behavior. Also, by adding magnesium to the glass composition, the viscosity increased from 402 pa.s to 2320 pa.s, and with the presence of strontium, the viscosity increased to 3490 pa.s. Also, in the simultaneous presence of magnesium and strontium, the viscosity increased up to 3770 pa.s. On the other hand, in the shear stress/shear rate curve, with the increase of the shear stress up to 1410 pa, the shear rate increased. Therefore in a constant shear stress, viscosity of BGM/BGS/BGMS was higher than the viscosity of BG.
In the study of bioactivity, after 14 days of immersion of the pastes in SBF solution, a layer of hydroxyapatite and calcite was formed on the surface, which represents the biocompatibility of the pastes. BGS showed higher degradation in SBF solution than other pastes and its chemical resistance decreased from 91/23 to 82/49. However, due to the more severe pH changes in BGS paste and its higher reactivity in the body simulator environment, apatite crystals formed more in the presence of strontium-containing paste. Also, in the presence of magnesium ions, the chemical resistance increased up to 96/38 due to the increase of network cohesion. Therefore, the formation of calcite was not observed in the paste containing magnesium, but in other composites, due to the open network compared to the paste containing magnesium, calcite was formed on the surface and dissolved and turned into hydroxyapatite in 14 days. In the biological investigation, the compatibility behavior of the pastes with the MG63 cell line was also investigated for 1 and 3 days, and the results showed that the synthesized pastes in percentages less than 100% did not show any destructive effect on osteoblast cells. Finally, it can be claimed that the prepared composites can be a good candidate for replacement with restorative materials in bone tissue regeneration.
كليدواژه هاي فارسي
كامپوزيت هاي تزريقي , شيشه هاي زيست فعال , كيتوسان , ترميم نقايص استخواني
كليدواژه هاي لاتين
injectable composites , bioactive glasses , chitosan , bone defects repair
Author
hoda khoshavi
SuperVisor
hamidreza rezaie/ jafar javadpour/ bijan eftekhari yekta