بررسی خصوصیات حرارتی کامپوزیت پلی لاکتیک اسید با ذرات شیشه زیست فعال 45S5 و هیدروکسی آپاتیت(HA) به منظور استفاده در پیچ های تداخلی قابل جذب

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 6، دوره 11، شماره 4 - شماره پیاپی 43، اسفند 1396، صفحه 55-65   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمد خورسندقاینی¹؛ علیرضا صادقی اول شهر^{* 2}؛ سمیرا نوخاسته¹؛ امیر مهدی مولوی¹؛ حسین امینی مشهدی²

¹پژوهشگر، گروه پژوهشی مواد، سازمان جهاد دانشگاهی خراسان رضوی

²عضو هیئت علمی، گروه پژوهشی مواد، سازمان جهاد دانشگاهی خراسان رضوی

چکیده

در ساخت کاشتنی های پزشکی جایگزینی فلزات با پلیمرهای قابل جذب نتایج بسیار امیدوار کننده ای را به همراه داشته است. استفاده از پلیمرها خود دارای مشکلاتی است از جمله عدم قابلیت استخوان زایی و یکپارچگی با بافت اطراف، ایجاد واکنش های جسم خارجی، کاهش pH محیط ناشی از محصولات تخریب که می‌تواند منجر به افزایش واکنش‌های التهابی ناخواسته در قسمت مربوطه گردد و در نهایت خواص مکانیکی ضعیف‌تر در مقایسه با انواع فلزی. برای رفع این مشکلات استفاده از کامپوزیت های پلیمری حاوی ذرات افزودنی زیست فعال بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در طرح حاضر جهت ساخت پیچ های کامپوزیتی پلی لاکتیک اسید از ذرات شیشه زیست فعال 45S5 و نیز ذرات سرامیکی هیدروکسی آپاتیت استفاده شد. خصوصیات حرارتی و ریز ساختار کامپوزیت های حاصله به کمک آزمون های آنالیز حرارتی افتراقی( (DTA، وزن سنجی حرارتی(TG)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و سنجش اندازه ذرات (PSA) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی میزان فعالیت استخوان سازی نمونه‌ها از آزمون‌های رنگ آمیزی آلیزارین قرمز و آلکالین فسفاتاز(ALP) استفاده شد و ارزیابی سمیت سلولی به کمک آزمون MTT صورت پذیرفت. در قیاس با نمونه پلیمری پلی لاکتیک اسید، پایداری حرارتی کامپوزیت پلی لاکتیک اسید با ذرات هیدروکسی آپاتیت افزایش و نمونه‌های پلی لاکتیک اسید با شیشه 45S5 کاهش نشان دادند. نتایج حاصل از آزمون‌های سلولی حاکی از عدم سمیت و فعالیت استخوان‌سازی مناسب در هر دو گروه کامپوزیت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

پیچ قابل جذب؛ کامپوزیت ارتوپدی؛ پلی لاکتیک اسید؛ هیدروکسی آپاتیت؛ شیشه زیست فعال

مراجع

 

[1]    P. R Kurzweil, A. D. Frogameni & D. W. Jackson, “Tibial interference screw removal following anterior cruciate ligament reconstruction”, Arthrosc. J. Arthrosc. Relat. Surg, Vol. 11, No. 3, pp. 289–91, 1995.

 

[2]    F. J. Buchanan, “Degradation Rate of Bioresorbable Materialsˮ, prediction and evaluation, CRC Press, Washington, DC, 2008.

 

[3]    L. Cao, W. Weng, X. Chen, Y. Ding, Y. Yan, H. Li & et al., “Development of degradable and bioactive composite as bone implants by incorporation of mesoporous bioglass into poly(l-lactide)”, Compos. Part B Eng, Vol. 77, pp. 454–61, 2015.

 

[4]    E. Castro Aguirre, F. Iñiguez-Franco, H. Samsudin, X. Fang & R. Auras, “Poly (lactic acid)—Mass production, processing, industrial applications, and end of life”, Adv. Drug Deliv. Rev, 2016.

 

[5]    F. Ravari, A. Mashak, M. Nekoomanesh & H. Mobedi, “Non-isothermal cold crystallization behavior and kinetics of poly(l-lactide): Effect of l-lactide dimer” , Polym. Bull, Vol. 70, No. 9, pp. 2569–86, 2013.

 

[6]      فرنوش. ح، "رفتار الکتروشیمیایی و چسبندگی پوشش های الکتروفورتیک نانوساختار "HA-TiO2، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره 1، صفحات 71-89، 1395.

 

[7]      ا. یزدانی چم زینی، م. رفیعی نیا، ب. موحدی، و ح. صالحی، "سنتز و رزیابی سمیت سلولی نانوالیاف شیشه ی زیستی تهیه شده به روش الکتروریسی جهت ساخت داربست مهندسی بافت"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، شماره سه، صفحات 145-154، 1394.

[8]    K. Chrissafis & D. Bikiaris, “Can nanoparticles really enhance thermal stability of polymers? Part I: An overview on thermal decomposition of addition polymers”, Thermochim. Acta, Vol. 523, No. 1–2, pp. 1–24, 2011.

 

[9]    A. Larrañaga & J. R. Sarasua, “Effect of bioactive glass particles on the thermal degradation behaviour of medical polyesters”, Polym. Degrad. Stab, Vol. 98, No. 3, pp. 751–8, 2013.

 

[10] Y. Ramot, M. H. Zada, A. J. Domb & A. Nyska, “Biocompatibility and safety of PLA and its copolymers”, Adv. Drug Deliv. Rev, 2016.

 

[11] A. R. Boccaccini, M. Erol, W. J. Stark, D. Mohn, Z. Hong & J. F. Mano, “Polymer/bioactive glass nanocomposites for biomedical applications: A review”, Compos. Sci. Technol, Vol. 70, No. 13, pp. 1764–76, 2010.

 

[12] I. Armentano, M. Dottori, E. Fortunati, S. Mattioli & J. M. Kenny, “Biodegradable polymer matrix nanocomposites for tissue engineering: A review” , Polym. Degrad. Stab, Vol. 95, No. 11, pp. 2126–46, 2010.

 

[13] H. Deplaine, J. L. K. Ribelles G. G. Ferrer, “Effect of the content of hydroxyapatite nanoparticles on the properties and bioactivity of poly(l-lactide) - Hybrid membranes”, Compos. Sci. Technol, Vol. 70, No. 13, pp. 1805–12, 2010.

 

[14] K. Kesenci, L. Fambri, C. Migliaresi & E. Piskin, “Preparation and properties of poly(L-lactide)/hydroxyapatite composites”, J. Biomater. Sci. Polym. Ed, Vol. 11, No. 6, pp. 617–32, 2000.

 

[15] J. J. Blaker, A. Bismarck, A. R. Boccaccini, A. M. Young & S. N. Nazhat, “Premature degradation of poly(α-hydroxyesters) during thermal processing of Bioglass®-containing composites”, Acta Biomater, Vol. 6, No. 3, pp. 756–62, 2010.

 

[16] N. Ignjatovic, E. Suljovrujic, J. Budinski-Simendic, I. Krakovsky & D. Uskokovic, “Evaluation of hot-pressed hydroxyapatite/poly-L-lactide composite biomaterial characteristics”, J. Biomed. Mater. Res. - Part B Appl. Biomater, Vol. 71, No. 2, pp. 284–94, 2004.

 

[17] F. D. Kopinke, M. Remmler, K. Mackenzie, M. Möder O. Wachsen, “Thermal decomposition of biodegradable polyesters—II. Poly(lactic acid)”, Polym. Degrad. Stab, Vol. 53, No. 3, pp. 329–42, 1996.

[18] L. S. Kaplow, “A histochemical procedure for localizing and evaluating leukocyte alkaline phosphatase activity in smears of blood and marrow”, Blood, Vol. 10, No. 10, pp. 1023–9, 1955.

 

[19] M. Ngiam, S. Liao, A. J. Patil, Z. Cheng, C. K. Chan & S. Ramakrishna, “The fabrication of nano-hydroxyapatite on PLGA and PLGA/collagen nanofibrous composite scaffolds and their effects in osteoblastic behavior for bone tissue engineering”, Bone, Vol. 45, No. 1, pp. 4–16, 2009.

 

[20] J. E. Coleman, “Structure and Mechanism of Alkaline Phosphatase”, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct, Vol. 21, No. 1, pp. 441–83, 1992.