21059

۲۱۰۵۹

ارزيابي افزودن نانو لوله هاي كربني و ژلاتين بر خواص مكانيكي و زيستي سيمان منيزيم كلسيم فسفاتي

دكتري

مهندسي مواد

۱۳۹۱-۱۳۹۸

۱۳۹۸/۰۳/۲۶

دكتر حميدرضا رضايي - دكتر عليرضا خاوندي

دكتر جعفر جوادپور

مواد و متالورژي

سيمان كلسيم فسفاتي به عنوان نوع رايج سيمان هاي تزريق‌پذير استخواني كه امكان جراحي با كم ترين ميزان جراحت را دارد، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اما كمبودهايي هم چون عدم تخريب‌پذيري مناسب سيمان آپاتيتي و تغييرات شديد pH و دما در حين گيرش سيمان بروشيتي محدوديت هايي را براي اين دسته از سيمان‌ها موجب شده است. بدين دليل پژوهش ها به سمت سيمان منيزيم فسفاتي كه تخريب‌پذيري مناسبي داشته و در حين گيرش تغييرات شديد pH و دمايي ايجاد نمي‌كند، جهت‌گيري كرده است. در اين پژوهش به منظور ايجاد كنترل بيش تر بر فرايند سيماني شدن و هم چنين بهبود خواص مكانيكي و زيستي سيمان منيزيم فسفاتي، افزودن كلسيم به پودر سيماني و هم چنين نانولوله كربني تك‌جداره كربوكسيلي و ژلاتين به سيمان مورد ارزيابي قرار گرفت. ابتدا پودر سيماني Mg21Ca4Na4(PO4)18 به روش رسوب‌گذاري امولسيوني سنتز و در دماي ۹۵۰ درجه سانتيگراد كلسينه شد. ارزيابي روند سيماني شدن نشان مي دهد كه افزودن كلسيم، انحلال‌پذيري پودر سيماني را كاهش داده و در نتيجه امكان استفاده از نسبت پودر به محلول آبي بالاتر برابر با ۲ گرم بر ميلي‌ليتر و رسيدن به استحكام فشاري ۲۱ مگاپاسكال را به وجود آورده است. افزودن نانولوله كربني موجب كاهش گرانروي خمير سيماني در ابتداي گيرش شد و به صورت كلي تاثيري در زمان گيرش خمير سيماني نداشت ولي موجب افزايش استحكام فشاري سيمان تا ۲۸ مگاپاسكال شد. افزودن ژلاتين زمان گيرش و استحكام فشاري را كاهش داد اما موجب بهبود تكثير و متمايز شدن سلول هاي مزانشيمي بنيادي مغز استخوان موش شد. به عبارت ديگر مي توان نتيجه گرفت كه سيمان حاصل نسبت به سيمان منيزيم فسفاتي با استحكام فشاري بالاتر تشكيل شد كه علاوه بر قابليت هدايت استخواني، داراي قابليت تهييج استخواني نيز بود.

1398/07/02

Evaluation of Carbon Nanotubes and Gelatin Addition on Mechanical and Biological Properties of Magnesium Calcium Phosphate Cement

9/24/2019 12:00:00 AM

Calcium phosphate cement, as common injectable bone cement, has been considered as a candidate in minimally invasive surgical methods. Nevertheless, some drawbacks such as non-degradability in apatite type and severe variation in pH and temperature during the setting process in brushite type limited its application. As an alternative, magnesium phosphate cement, that can cover the drawbacks, has been evaluated by researchers. In this research, adding calcium, carboxylated single carbon nanotube and gelatin to magnesium phosphate cement was assessed to more control cementation and also enhance mechanical and biological properties. First, Mg21Ca4Na4(PO4)18 powders, as cement precursor powders, were produced by emulsion precipitation method and calcined at 950 C. The dissolution rate of the precursor powders compared to Mg3(PO4)2, produced with the same conditions, were decreased due to adding calcium. Hence, the event enabled applying a higher amount of powder to liquid ratio about 2 g/ml and reaching to 21 MPa compressive strength. Adding carbon nanotube, due to its twofold role, delaying at the first and accelerating at the later, did not make a significant variation in setting time, however, decrease the cement paste viscosity at first. The compressive strength of the cement was improved to 28 MPa because of the role of carbon nanotubes as a preferred site for precipitation in the liquid part of the paste. Although setting time and compressive strength of the cement were decreased by adding gelatin, proliferation and differentiation of mouse bone marrow mesenchymal stem cells were improved. In other words, the composite cement compared to simple magnesium phosphate cement obtained higher compressive strength and indicated osteoinductivity in addition to osteoconduction ability.