10086

10086

ساخت ومشخصه يابي نانوپودر وبالك نانوساختار كامپوزيتي هيدروكسي آپاتيت - شيشه زيستي براي كاربردهاي پزشكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - بيومواد

خردادماه 1391

خردادماه 1391

تميزي فر- فتحي

چكيده هدف از اين پژوهش، توليد نانوپودر كامپوزيتي هيدروكسي¬آپاتيت- شيشه زيستي و به دست آوردن بالك متراكم نانوساختار با خواص مكانيكي مناسب از اين نانوپودر از طريق تف جوشي دومرحله¬ايبود. نانوپودر كامپوزيتي، به چهار روش بر پايه سل-ژل تهـيه شد. برايارزيابي و مشخصه¬يابي پودر¬هاي كامپوزيتي هيدروكسي-آپاتيت- شيشه زيستي توليد شده از آزمون پراش پرتو ايكس براي تعيين فاز¬ها و بررسي بلورينگي و اندازه بلورك¬ها استفاده شد. به منظور بررسي مورفولوژي و اندازه ذرات پودر، از ميكروسكوپ الكتروني روبشي و ميكروسكوپ الكتروني عبوري مورد استفاده شد. جهت تعيين گروه¬هاي عاملي موجود در پودر كامپوزيتي هيدروكسي آپاتيت- شيشه زيستي، آزمون طيف سنجي فروسرخ با تبديل فوريه انجام شدو پس از تعيين سطح ويژه با آزمون جذب و واجذب، بهترين روش از ميان اين روش¬ها انتخاب شد. نانوپودر كامپوزيتي هيدروكسي¬آپاتيت- شيشه زيستي متشكل از مقادير مختلف شيشه (0، 5/2، 5و 10% وزني) با روش بهينه تهيه، فشرده و تحت شرايط مختلف با روش تف جوشي دومرحله¬اي،تف جوشي شد. براي بررسي فاز¬هاي موجود در نمونه¬هاي تف جوشي شده،آزمون پراش پرتو ايكس انجام شد وساختار و مورفولوژي نمونه¬ها با استفاده از ميكروسكوپي الكتروني عبوري مورد مطالعه قرار گرفت. چگالي هر نمونه اندازه گيري شد و براي بررسي خواص مكانيكي و زيست سازگاري به ترتيب آزمون نانو سختي سنجي و غوطه¬وري در محلول شبيه سازي شده بدن انجام شد. نتايج حاصل از ارزيابي پودر نشان داد كه روش مخلوط كردن پودر شيشه با سل هيدروكسي¬آپاتيت، مناسب¬ترين روش براي توليد اين پودر كامپوزيتي است.بررسي تصاوير ميكروسكوپي الكتروني عبوري براي اين روش، اندازه پودر حدود 52 نانومتر را نشان داد. همچنيننتايج حاصل از ارزيابي بالك نانوساختار نشان داد كه نمونه حاوي 10% شيشه از نظر تراكم، مناسب ترين نمونه است. باتف جوشيدر دماي 1150 درجه سانتي¬گراد در مرحله اول و دماي 1100 درجه سانتي¬گراد در مرحله دوم، خواص مناسب و دانه¬هايي با اندازه متوسط كمتر از 100 نانومتر حاصل شد. نتايج آزمون پراش پرتو ايكس بالك تف¬جوشي شده در اين شرايط، وجود فاز تريكلسيم فسفات آلفا و بتا را نشان داد. همچنين نتايج حاصل از نانوسختي سنجي نشان داد با افزايش مقدار شيشهو درنتيجه افزايش فاز تري كلسـيم فسفات بتا،خواص مكانيكي بهتر مي¬شود. وجود اين فازهمراه با هيدروكسي¬آپاتيت مانع رشد ترك شده و باعث بهبود چقرمگي مي¬شود.شرايط بهينه براي تف جوشي دومرحله-اي به صورت دماي اوليه 1150 درجه سانتي¬گراد، زمان اوليه 15 دقيقه، دماي ثانويه 1050 درجه سانتي¬گراد و زمان ثانويه 25 ساعت انتخاب شد و بيشترين چگالي به دست آمده حدود 96% بود كه مربوط به نمونه حاوي 10% شيشه زيستي بود.اصلي ترين مكانيزم افزايش چقرمگي شكست نسبت به هيدروكسي¬آپاتيت خالص،تغيير فاز نيمه پايدار هيدروكسي¬آپاتيت موجود در مجاورت ترك در حال گسترش به تري كلسيم فسفات است. واژه‌هاي كليدي:هيدروكسي¬آپاتيت، شيشه زيستي، سل- ژل، تف جوشي دومرحله¬اي، بيومواد نانوساختار