16970

16970

سنتز و مشخصه يابي نانوبيوسراميك اكسيدي حاوي كلسيم، منيزيم و سيليسيم و تأثير افزايش آن برخواص زيستي هيدروكسي آپاتيت

كارشناسي ارشد

مهندسي فناوري نانو - نانو مواد

مهرماه 1395

دكتر سيد مرتضي نقيب - دكتر محمدرضا نعيمي جمال

دكتر مسعود مظفري

فناوري هاي نوين

چكيده اخيراً بيوسراميك¬هاي سيليكاتي حاوي منيزيم به دليل كاربردشان در مهندسي بافت و تواناييشان در تحريك، تكثير و تمايز سلولي توجه محققين زيادي را به خود جلب كرده¬اند. بنابراين، مونتسيلايت (33/33٪ منيزيم) به عنوان يك ماده زيست¬فعال، براي بررسي سلول-سازگاري وابسته به زمان و دوز در فعاليت زيستي بافت استخوان انتخاب شد. در اين تحقيق، بيوسراميك مونتيسلايت نانوساختار از طريق روش سل-ژل بااستفاده از اتانول و يون¬هاي كلر براي تسريع در فرآيند بسپارش، سنتز شد. ژل بدست¬آمده از پيش¬ماده¬هاي آلكوكسيد فلزي و نمك¬هاي فلزي در دماهاي مختلف براي كنترل بر ايجاد ساختار مناسب عمليات حرارتي شد. هيدروكسي¬آپاتيت نانوساختار با درصدهاي مختلف نانو بيوسراميك مونتيسلايت توسط آسياب-كاري سياره¬اي و سپس تف¬جوشي در دماي 1050 درجه¬سانتي¬گراد كامپوزيت گرديد. سراميك زيستي مونتيسلايت به¬صورت ريزمتخلخل با سطح ويژه حدود 300 مترمربع بر گرم سنتز شد. توانايي تشكيل آپاتيت بر روي سطح زيست سراميك¬ها و كامپوزيت¬ها در محلول شبيه سازي شده بدن (SBF) پس از دوره¬هاي زماني مختلف مورد بررسي قرار گرفت. آزمون سلولي (MTT) وابسته به زمان¬ها و دوزهاي مختلف مونتيسلايت نشان داد كه رشد و تكثير سلول¬ شبيه استخوان به طور قابل توجهي از كنترل مثبت و منفي بيشتر شده¬است. همچنين قابليت زنده ماندن سلول در معرض مونتيسلايت بالاتر از هيدروكسي آپاتيت (HA، به عنوان ماده معدني شبيه استخوان) و كنترل منفي بود كه نشان مي¬دهد سلول¬سازگاري با توجه به حضور يون¬هاي منيزيم بهبود يافته¬است. نتايج حاصل از آزمون فعاليت آلكالين فسفاتاز (ALP) نشان داد كه فعاليت زيستي سلول¬هاي استخواني جي 292 در معرض عصاره سراميك مونتيسلايت (5/12 ميلي¬گرم/ميلي¬ليتر) افزايش بيشتري نسبت به هيدروكسي¬آپاتيت يافته¬است. در نهايت، سلول-سازگاري كامپوزيت¬هاي هيدروكسي¬آپاتيت/مونتيسلايت در زمان¬ها و غلظت¬هاي مختلف مورد ارزيابي قرار گرفت، كه عصاره كامپوزيت¬ 90% هيدروكسي¬آپاتيت/10% مونتيسلايت با غلظت¬هاي 25/6 و 78/0 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر پس از 96 ساعت كشت سلولي بيش¬ترين تكثير و رشد سلولي را از خود نشان داد. واژه‌هاي كليدي: منيزيم ، سل-ژل ، نانوبيوسراميك ، زيست¬فعالي ، سلول¬سازگاري

1396/01/15

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Magnesium-containing silicate bioceramics have recently gained much attention for tissue engineering applications due to their ability to stimulate cell proliferation an​d differentiation along with their adequate mechanical characteristics. Monticellite (33.33% of Mg) was chosen as an appealing biomaterial to identify time- an​d dose-dependent biocompatibility an​d in vitro osteogenic activity. In this research, high-pure monticellite ceramic (CaMgSiO4) nanoparticles were synthesized via a novel sol-gel method using ethanol an​d chloride ions for the acceleration of polycondensation process. The gel obtained from metal alkoxide an​d metal salts precursors dried at 100 °C; then, the dried-gel sintered at different temperatures to monitor the structural development of the final samples. The effect of various heat-treatment temperatures on the x-ray diffraction (XRD) patterns, followed by the calculations from scherrer’s equation, showed that the grain size of the synthesized powders at 1200 °C was around 28 nm. Based on dynamic light scattering (DLS) spectroscopy, the particles size distribution average was approximately 85 nm. Nanostructure hydroxyapatite (HA) with different percentages of monticellite nanobioceramic was applied to form new composites through the planetary ball mill, press an​d sintering at 1050 °C. After eva​luating physicochemical characteristics of the synthesized bioceramics, apatite forming ability of the bioactive ceramics were investigated in simulated body fluid (SBF) after different time periods. A time- an​d dose-dependent MTT assay illustrated that monticellite promoted proliferation of bone like cell considerably more than positive an​d negative controls. The cell viability of the bioceramic was higher than HA (as bone like inorganic material) an​d control sample, demonstrating that cytocompatibility was promoted due to the increase of Mg content. The results of alkaline phosphatase (ALP) activity test demonstrated that the osteogenic proliferation of osteoblast-like G292 cell line enhanced more by the bioceramics extract than control an​d HA. Finally, the cytocompatibility of HA/monticellite composites was eva​luated in different times an​d concentrations, that composite extract 90%HA-10%monticellite (concentrations 6.25 an​d 0.78 mg/ml) showed the highest cell growth an​d proliferation after 96 hours of cell culture. Keywords: Magnesium, Sol-gel, Nanobioceramic, Bioactivity, Cytocompatibility