17590

17590

ارزيابي اثر افزودن ميكرو و نانو ذرات منيزيم كلسيم فسفات بر خواص مكانيكي و زيستي پلي ‏پروپيلن فومارات

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومواد

تير 1396

دكتر حميد رضا رضايي - دكتر جعفر جواد پور

دكتر محمد رضا نعيمي  جمال

مواد و متالورژي

اهميت درمان نواقص و حفرات استخوان ناشي از جراحت يا بيماري ها باعث شده است پركننده هاي استخواني به طور ويژه اي مورد توجه محققين قرار گيرد. يكي از موادي كه به طور وسيعي براي كاربرد پركننده استفاده مي شود، پلي متيل متاكريلات (PMMA) است. PMMA مشكلات فراواني نظير دماي گيرش بالا، رهايش مونومرهاي واكنش نداده سمي در محيط درون تني و غير تخريب پذير بودن را داراست، به همين سبب محققين به دنبال مواد جايگزين هستند. بررسي ها نشان مي دهند كه استفاده از كامپوزيت هاي بر پايه پلي پروپيلن فومارات (PPF) مي تواند سبب كاهش مشكلات PMMA شود. هدف پژوهش حاضر آن است كه براي بهبود خواص زيستي و مكانيكي PPF از ذرات ميكرو و نانو منيزيم كلسيم فسفات (MCP) به عنوان تقويت كننده استفاده شود. مراحل آزمايش ها شامل سه بخش بود. در ابتدا گروه عاملي، ساختار و وزن مولكولي PPF سنتز شده با استفاده از طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز، تشديد مغناطيس هسته اي و كروماتوگرافي ژل تراوايي بررسي شد. سپس با توجه به نتايج تست فشار سيمان پليمري، ميزان بهينه عامل ايجاد اتصال عرضي 4/0 گرم، آغازگر 5 ميلي گرم و تسريع كننده 1 ميكرو ليتر به ازاي 1 گرم PPF تعيين شد، به طوري كه بيشترين استحكام فشاري اندازه گيري شده سيمان پليمري بدون تقويت كننده MPa 2/64 اندازه گيري شد. در بخش دوم ميكرو سراميك MCP توسط روش رسوب امولسيون توليد شد و در ادامه نانو سراميك MCP با استفاده از آسياب ماهواره اي آماده گرديد. ساختار و مورفولوژي ميكرو و نانو سراميك توليد شده با استفاده از پراشگر پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. اندازه ميكرو ذرات بين 200-10 ميكرومتر و اندازه نانو ذرات با استفاده از روش تفرق ديناميكي نور 50 نانومتر اندازه گيري شد. در بخش پاياني، با توجه به نتايج آزمايش فشار بر روي ميكرو و نانو كامپوزيت PPF/MCP كه با 5، 10 و 20 درصد وزني افزودني ميكرو و نانو پودر انجام شد، ميزان بهينه افزودن نانو و ميكرو ذرات به زمينه پليمري 10% وزني تعيين گرديد به طوري كه استحام ميكرو كامپوزيت با 10% تقويت كننده MPa 68 و نانو كامپوزيت با 10% تقويت كننده MPa 78 اندازه گيري شد. ارزيابي زيستي، تشكيل هيدروكسي آپاتيت شبه استخوان را بر روي سطح نانو و ميكرو كامپوزيت ساخته شده، نشان داد. هم چنين، كامپوزيت PPF/MCP نه تنها اثر سمي بر روند رشد و تكثير سلول هاي استخوان ساز انساني نداشت، بلكه رشد و تكثير آن ها را بهبود بخشيد. بنابراين، با توجه به خواص مكانيكي، امكان تشكيل بافت استخواني و واكنش مطلوب با سلول هاي استخوان ساز، ميكرو و نانو كامپوزيت PPF/MCP مي تواند گزينه مناسبي براي كاربردهاي بازسازي بافت استخواني در نظر گرفته شود.

1396/04/17

1/1/1900 12:00:00 AM

So far many studies have been conducted on bone filler that majority of them are based on using of Poly(methyl methacrylate) (PMMA). Usage of PMMA can cause plenty of problems, in order to, researchers trying to find substitutional materials. The studies showed that usage of composites that based on Poly(propylene fumarate) (PPF) are able to reduce PMMA problems. The aim of this study is to improve biological and mechanical properties of PPF by using Micro and Nanoparticles as reinforcements of Magnesium Calcium Phosphate (MCP). This research includes three stages. At first, Functional group, structure and molecular weight of the synthesized PPF was characterized by FT-IR, H-NMR, and GPC. Then, according to the results of compressive tests, the optimum amount of crosslinker, free radical initiator, and accelerator of polymerization factors was determined. At the second step, the MCP Micro ceramic was synthesized by using of emulsion method and in the following, MCP Nano ceramic was produced by fast milling with planetary mill. The structure and morphology of synthesized Micro and Nanoceramics were investigated with XRD and SEM. In order to precise measurement of Nano particle’s size, the Dynamic light scattering was employed. At the final stage, due to results of compressive tests on PPF/MCP Micro and Nanocomposites, the optimum amount of Nano and Microparticles addition to polymeric matrix, was determined as 10 wt%. The biological assessments showed that bone-like Hydroxyapatite was formed on Nano and Micro-composites. Also, PPF/MCP composite did not have a toxic effect on growth and cell proliferation, even growth and proliferation was promoted. Therefore, according to mechanical properties, bone tissue forming and proper reaction with osteoblast cells, PPF/MCP composites can be assumed as an appropriate choice for bone tissue reconstruction.