نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

چکیده- در داربست‌های گرادیانی درصد، اندازه تخلخل و یا ترکیب شیمیایی مواد موجود در داربست به‌صورت گرادیانی در آن تغییر می‌کنند. اخیراً از روش‌های مختلفی جهت ایجاد گرادیان در داربست استفاده شده است. اما این روش‌ها محدودیت‌هایی از جمله گران بودن فرایند ساخت، در دسترس نبودن تجهیزات، پیچیدگی کنترل شرایط ایجاد گرادیان، پیچیدگی کنترل شکل، اندازه، درصد و راه ‌در‌هم بودن تخلخل‌ها را دارا هستند. هدف از انجام این تحقیق ابداع روشی جدید، کارامد، ساده و با صرف کمترین هزینه به‌منظور ایجاد گرادیان در تخلخل داربست‌ بوده است. دو داربست همگن (نوع 1 و نوع 2) و دو داربست گرادیانی (نوع 1 و نوع 2) ساخته و با هم مقایسه شدند. گرادیان در راستای شعاع داربست، با ادغام دو روش لایه‌به‌لایه و روش شستشوی ذرات تخلخل‌ساز ایجاد شد. از پلیمر پلی‌کاپرولاکتون به‌عنوان ماده اصلی و از میکروذرات پارافین در دو بازه اندازه ذرات 250 تا 420 میکرومتر و 420 تا 600 میکرومتر به‌عنوان تخلخل‌ساز استفاده شد. درصد تخلخل داربست همگن نوع یک، همگن نوع دو، گرادیان نوع یک و گرادیان نوع دو، به‌ترتیب 25/1 ± 5/77، 5/3± 3/61، 5/0 ± 74 و 4 ± 8/79 درصد به‌دست آمد؛ گفتنی است که درصد تخلخل مورد نیاز برای رشد و زنده‌مانی سلول بالای 70 درصد است. که درصد تخلخل داربست‌های گرادیانی جهت استفاده در مهندسی بافت استخوان مناسب است. همچنین میانگین اندازه تخلخل برای دو نوع داربست همگن یک و دو به‌ترتیب 23/11 ± 48/278 و 62/14 ± 79/417 میکرومتر به‌دست آمد که این اعداد نیز برای مهندسی بافت استخوان مطلوب هستند. استحکام فشاری در 80 درصد کرنش و مدول فشاری داربست‌ها با ترتیب ذکر شده در بالا 16/0 ± 16/0 و 11/0 ± 25/0 مگاپاسکال، 26/0 ± 20/0 و 34/0 ± 53/0 مگاپاسکال، 19/0 ± 34/0 و 43/0 ± 33/0 مگاپاسکال و 12/0 ± 28/0 و 51/0 ± 17/0 مگاپاسکال اندازه‌گیری شد. پایین بودن ارقام استحکام نشان می‌دهد که استفاده از پلی‌کاپرولاکتون به‌تنهایی مناسب نبوده است. همچنین مقایسه این نتایج نشان می‌دهد که گرادیانی کردن تخلخل‌ها تأثیر چندانی بر خواص مکانیکی داربست‌ها نداشته است. گرادیان در تخلخل، پیوستگی کامل بین دو لایه داربست و عدم وجود فصل مشترک بین آنها در تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که روش استفاده شده در ساخت داربست گرادیانی مناسب بوده است.

دستیابی به جذب اپتیکی نزدیک به یک جسم سیاه ایده‌آل که بتواند تمام طیف طول موج مرئی را جذب کند، بسیار مطلوب است. چنین ماده‌ای سبب افزایش بازده سلول‌های خورشیدی و افزایش کارایی تجهیزات کنترل دمای غیرفعال و انتقال گرما و نیز پوشش‌های تزئینی و محافظت در برابر نور خورشید خواهند شد. تولید پوشش‌های آندایزینگ سیاه به این منظور مطلوب است، زیرا پوشش‌هایی هستند که انعکاس نور از سطح آنها کم است. این پوشش‌ها را می‌توان از طریق آندایزینگ آلیاژهای آلومینیوم و سپس رنگ‌کاری پوشش‌های آندیک تولید کرد. در این پژوهش تأثیر تکرار آندایزینگ بر ضریب جذب آلیاژ آلومینیوم 2024 به‌عنوان یک مدل بررسی شد. تمام پارامترهای مرحله رنگ‌کاری یکسان بودند تا صرفاً تأثیر مرحله آندایزینگ ارزیابی شود. پس از آندایزینگ تک-مرحله ضریب جذبی پوشش‌های حاصل برابر با 0/956 در ناحیه مرئی و 0/911 در دامنه طول موج 220 تا 2200 نانومتر بود درحالی ‌که پس از آندایزینگ سه- مرحله ضرایب جذب آنها تا 0/982 در ناحیه مرئی و تا 0/966 در دامنه طول موج 220 تا 2200 نانومتر افزایش یافت. در نتیجه، پژوهش حاضر نشان می‌دهد که تکرار آندایزینگ سبب می‌شود جذب اپتیکی پوشش‌های آندایزینگ سیاه به جذب یک جسم سیاه ایده‌آل نزدیک شود.