سنتز و مشخصه‌یابی فیزیکی-مکانیکی کامپوزیت بتاتری کلسیم فسفات- هیدروکسی آپاتیت- شیشه زیست‌فعال برای کاربرد در ترمیم بافت‌های استخوانی

نانومواد

دوره 15، شماره 53، تیر 1402، صفحه 59-69   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سیدکمال سیدمجیدی¹؛ فتح‌اله مضطرزاده²؛ مریم سیدمجیدی³؛ سیدعلی سیدمجیدی^{* 3}

¹دانشکده مهندسی مواد و صنایع، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

²دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

³مرکز تحقیقات مواد دندانی، پژوهشکده سلامت، دانشگاه علوم پزشکی بابل، بابل، ایران

چکیده

در این پژوهش، شیشه زیست‌فعال به روش سل-ژل سنتز شد و با آنالیزهای XRD، FTIR، SEM و DLS مورد سنجش قرار گرفت. ساخت کامپوزیت با ترکیب بهینه 40% شیشه زیست‌فعال، 30% بتاتری کلسیم فسفات و 30% هیدروکسی آپاتیت (HAp) به روش پرس سرد انجام و سپس نمونه‌ها زینتر شدند. به منظور بررسی زیست‌فعالی، نمونه‌ها در محلول SBF غوطه‌ور شده و در نهایت پس از خشک‌سازی مورد آنالیزهای XRD و SEM قرار گرفتند. استحکام فشاری نمونه‌ها قبل و بعد از غوطه‌وری در SBF توسط ماشین تست یونیورسال ارزیابی شد. آنالیز XRD و FTIR حاکی از صحت ترکیب شیمیایی و استوکیومتری بودن پودر شیشه زیست‌فعال سنتز شده و آمورف بودن آن بود. طبق آنالیز DLS اندازه ذرات پودر شیشه زیست‌فعال در محدوده nm 250-300 بود. دمای بهینه جهت زینتر کردن نمونه‌ها طبق نتایج DTA، C° 800 تعیین شد. آنالیز XRD و SEM نمونه‌های کامپوزیتی قرار داده شده در محلول شبیه‌سازی شده بدن مؤید تشکیل لایه HAp روی سطح و زیست‌فعالی خوب آن‌ها بود. بیشترین میزان استحکام فشاری در نمونه قبل از زینتر شدن MPa 83/0 اندازه‌گیری شد که این میزان پس از زینتر شدن و با افزایش زمان غوطه‌وری در SBF کاهش نشان داد. با توجه به نتایج، نمونه‌های کامپوزیتی ساخته شده دارای خصوصیات فیزیکی-مکانیکی و زیست‌فعالی قابل‌ قبول بوده و می‌تواند گزینه مناسبی جهت استفاده به عنوان جایگزین بافت استخوان به‌ شمار رود.

کلیدواژه‌ها

شیشه زیست‌فعال؛ سل- ژل؛ هیدروکسی آپاتیت؛ بتاتری کلسیم فسفات؛ بازسازی بافت استخوان

مراجع

• Polini, H. Bai, A.P. Tomsia, WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology, 5, 2013, 399.
• Ghomi, M. Fathi, H. Edris, Ceramics International, 37, 2011, 1819.
• R. Jones, Acta Biomaterialia, 9, 2013, 4457.
• R. Paital, N.B. Dahotre, Materials Science and Engineering: R: Reports, 66, 2009, 1.
• R. Boccaccini, P.X. Ma. "Tissue engineering using ceramics and polymers", Elsevier, 2014.
• Bohner, B.L.G. Santoni, N. Dobelin, Acta Biomaterialia, 113, 2020, 23.
• Seyedmajidi, S. Seyedmajidi, H. Alaghehmand, K. Hajian-Tilaki, S. Haghanifar, E. Zabihi, Eurasian J Anal Chem, 13, 2018, em17.
• C. Pires, R.C. da Silva, P.P. Poli, F. Ruas Esgalha, H. Hadad, L.P. Palin, Materials, 13, 2020, 4902.
• Li, Y. Yuan, L. Liu, Y.S. Leung, Y. Chen, Y. Guo, Bio-Design and Manufacturing, 3, 2020, 15.
• Hu, W. Zhang, D. Hou, Ceramics International, 46, 2020, 9810.
• Taherian, R. Rojaee, M. Fathi, M. Tamizifar, Journal of Advanced Ceramics, 3, 2014, 207.
• Kokubo, Journal of Non-Crystalline Solids, 120, 1990, 138.
• Molino, M.C. Palmieri, G. Montalbano, S. Fiorilli, C. Vitale-Brovarone, Biomedical Materials, 15, 2020, 022001.
• M. Bouler, P. Pilet, O. Gauthier, E. Verron, Acta Biomaterialia, 53, 2017, 1.
• Rh. Owen, M. Dard, H. Larjava, Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 106, 2018, 2493.
• Shuai, P. Li, J. Liu, S. Peng, Materials Characterization, 77, 2013, 23.
• Thamma, T.J. Kowal, M.M. Falk, H. Jain, Scientific Reports, 11, 2021, 1.
• Kokubo, H. Kushitani, S. Sakka, T. Kitsugi, T. Yamamuro, Journal of Biomedical Materials Research, 24, 1990, 721.
• Foroutan Koudehi, F. Ghanezadeh, A. Amiri, A. Imani Fooladi, M. Nourani, Avicenna Journal of Clinical Medicine, 21, 2014, 152.
• Balamurugan, G. Sockalingum, J. Michel, J. Fauré, V. Banchet, L. Wortham, Materials Letters, 60, 2006, 3752.
• Mortazavi, M.M. Nahrkhalaji, M. Fathi, S. Mousavi, B. N. Esfahani, Journal of Biomedical Materials Research Part A: Biomaterials, 94, 2010, 160.
• Seyedmajidi, S. Haghanifar, K. Hajian-Tilaki, S. Seyedmajidi, Biomedical Materials, 13, 2018, 025015.
• Seyedmajidi, R. Rajabnia, M. Seyedmajidi, Journal of Laboratory Physicians, 10, 2018, 265.
• R. Jones, L.M. Ehrenfried, L.L. Hench, Biomaterials, 27, 2006, 964.
• L. Hench, D.L. Wheeler, D.C. Greenspan, Journal of Sol-gel Science and Technology, 13, 1998, 245.
• Kokubo, "Bioceramics and their clinical applications", Elsevier, 2008.
• R. Jones, T.F. Kemp, M.E. Smith, Key Engineering Materials, 309, 2006, 1031.
• S. Lin, C. Ionescu, K.J. Pike, M.E. Smith, J.R. Jones, Journal of Materials Chemistry, 19, 2009, 1276.