نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

در این تحقیق، نانوپودر فورستریت با استفاده از روش آلیاژ سازی مکانیکی و عملیات حرارتی بعدی ساخته شد. ارزیابی فعالیت زیستی پودر حاصله، در محلول شبیه‌سازی شده بدن انجام شد. قطعه چگال فورستریت نانومتری با استفاده از فرایند تف جوشی دو مرحله‌ای ساخته شد. نتایج نشان می‌دهد که نانوپودر فورستریت با اندازه ذرات 25-60 نانومتر ایجاد شد. بعد از غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده بدن، رشد فاز آپاتیت در سطح مشاهده شد که نشان دهنده زیست فعالی نانوپودر فورستریت است. قطعه چگال فورستریت نانومتری با سختی 940 ویکرز و چقرمگی شکست 3.61MPa.m1/2 ایجاد شد. نتایج نشان می‌دهد که سرامیک نانوساختار فورستریت زیست فعالی، زیست سازگاری و خواص مکانیکی خوبی دارد و بنابراین می‌تواند برای کاشتنیهای ارتوپدی و دندانی مناسب باشد.

---

ساخت بیوموادی که توانایی تشکیل یک پیوند مستحکم با بافت استخوان برای ترمیم مناسب سیستم اسکلتی استخوان را داشته باشد، یکی از اهداف محققان علم بیومواد است. شیشه‌های زیست فعال در سیستم CaO-SiO2-P2O5 به دلیل توانایی پیوند با بافتهای نرم و سخت از جمله مهمترین بیومواد مصرفی در پزشکی و دندان پزشکی برای کاربردهایی چون ترمیم عیوب استخوانی و نوسازی فک و صورت‌اند. هدف از پژوهش حاضر، تولید نانو پودر شیشه زیست فعال با روش سل- ژل و شناسایی مناسبترین ترکیب آن برای کاربرد در بدن است. سه ترکیب مختلف (58S،49S،45S) به روش سل- ژل تهیه شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و روش فلورسانس اشعه ایکس (XRF) برای مشخصه یابی و ارزیابی ساختار شیشه‌ای و آمورف محصول تولیدی و بررسی ترکیب شیمیایی نانو پودرهای تهیه شده بهره گرفته شد. سپس به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شکل و اندازه ذرات ارزیابی شد. در ادامه، به منظور بررسی زیست فعالی نانو پودرهای تهیه شده، شیشه‌های زیست فعال تولیدی در مایع شبیه سازی شده بدن (SBF) در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت سی روز غوطه ور شد. پس از آن، از روشهای طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی تشکیل لایه آپاتیت و تعیین زیست فعالی نانو پودرهای تهیه شده، استفاده شد. ارزیابی با میکروسکوپ الکترونی عبوری، حصول پودر در اندازه‌های زیر 100 نانومتر را تایید کرد. آزمونهای به عمل آمده، تشکیل لایه آپاتیت را بر روی نانو پودرهای تولیدی تایید کرد که نشان دهنده زیست فعالی شیشه‌های زیست فعال بود. نتایج آزمایشات نشان داد که شیشه زیست فعال با ترکیب S45 زیست فعالی بیشتری نسبت به دو ترکیب S49 و S58 دارد. شایان ذکر است از طریق بهینه سازی ترکیب شیمیایی شیشه زیست فعال امکان استفاده از نانو پودر شیشه‌های زیست فعال برای کاربردهای پزشکی و به ویژه ترمیم استخوان و درمان نواقص استخوانی تسهیل می‌شود.

---

هیدروکسی آپاتیت به دلیل داشتن سازگاری زیستی، زیست فعالی و قابلیت اطمینان بالا برای کاربری در بدن، به طور گسترده‌ای برای کاربردهای پزشکی مثل درمان نواقص و بازسازی بافت استخوان استفاده می‌شود. آپاتیت بیولوژیکی به عنوان مهمترین بخش معدنی بافت‌ دندان و استخوان، دارای ساختار نانومتری است و به نظر می‌رسد استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانوساختار با ترکیب فازی مشابه با آپاتیت بیولوژیکی می‌تواند قابلیت اطمینان از کاربرد آن را افزایش دهد. هدف از پژوهش حاضر، تولید هیدروکسی آپاتیت نانوساختار به روشهای مختلف، مشخصه‌یابی و مقایسه خواص محصول و در نهایت افزایش زیست فعالی و زیست اضمحلالی هیدروکسی آپاتیت از طریق کنترل اندازه دانه‌ها و ترکیب شیمیایی بود. هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار با دو روش فعالسازی مکانیکی و سل- ژل ساخته شد. تکنیکهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای مشخصه‌یابی پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده، استفاده شد. نمونه‌هایی از پودر ساخته شده برای مدت زمانهای مختلف در مایع شبیه‌سازی شده بدن (SBF) قرار گرفت تا رفتار زیست فعالی و زیست اضمحلالی آن بررسی شود. آزمون طیف سنجی جذب اتمی (AAS) برای تعیین میزان انحلال یون کلسیم در مایع شبیه‌سازی شده بدن، اجرا شد. نتایج نشان داد که اندازه میانگین دانه‌های پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده به روش فعالسازی مکانیکی برابر 29 نانومتر و پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده با روش سل ژل معادل 25 نانومتر است. نرخ انحلال یونی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار تهیه شده با هر دو روش، بسیار شبیه به آپاتیت بیولوژیکی و بالاتر از نرخ انحلال هیدروکسی آپاتیت تجارتی (با اندازه دانه میکرونی) بود. نتایج حاکی از آن بود که زیست فعالی پودر هیدروکسی آپاتیت بسیار متاثر از اندازه دانه‌هاست و اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر برای هیدروکسی آپاتیت نانومتری تولید شده، مقدار بهینه‌ای برای داشتن رفتار زیست اضمحلالی و زیست فعالی مشابه با آپاتیت بیولوژیکی است.

---

هدف از اجرای پژوهش حاضر، ساخت نانوکامپوزیت گلاس آینومر - فورستر یت و بررس ی تأ ثیر افزودن نانوذرات بیوسرا میک فورستریت به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، به منظور ارتقاء خواص مکانیکی و زیست فعالی آن بود. بدین منظور، نانوذرات فورستر یت به افزوده شد . به منظور (Fuji II GC) روش سل- ژل ساخته شد و درصدهای وزنی مختلف آن به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تجار ی شناسایی ساختار فازی و تعیین اندازه دانه پودر فورستریت تولیدی از آزمون پراش پرتو ایکس١ استفاده شد. برا ی بررس ی خواص مکا نیکی نانوکامپوزیت گلاس آینومر– فورستریت، نمونه ها تحت آزمون های استحکام فشاری ٢، خمشی به روش سه نقطه ای و کششی قطری قرار گرفتند . بود، از نظر آماری معنا دار در p < ٠/ تحلیل آماری با استفاده از تحلیل واریانس یک سویه ٣ انجام شد و تفاوت در مقادیر نتایج، در صورتی که ٠٥ نظر گرفته شد. مورفولوژی سطح شکست نمونه ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی ٤ بررسی شد. برای ارزیابی زیست فعا لی نمونه ها ، از طی ف سن جی تبد یل فوری ه ،(ICP-OES) و آزمون های طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی ۶ (SBF) محلول شبیه سازی شده بدن ٥ و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس، ترکیب فورستر یت نانوکریستا لی و خالص را (FTIR) فروسرخ ٧ تأیید نمود. بر اساس نتایج آزمون های مکانیکی، مقادیر وزنی بهینه نانوذرات فورستریت برای افزایش استحکام فشاری، خمشی و کششی قطر ی تصاو یر .(p < ٠/ ١ و ١ درصد وزنی به دست آمد. بر اساس مطالعات آماری، اختلاف مقادیر نتایج بین تمام یگروه ها معنادار بود ( ٠٥ ، به ترتیب ٣ میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از تشکیل آپاتیت بر سطح نمونه ها، پس از غوطه ور ی در محلول ش بیه ساز ی شده ب دن بود . نتا یج آزمون های طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی و طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ نیز زیست فعالی نانوکامپوزی ت تولی دی را تأیی د نمود. نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت حاوی یک تا سه درصد وزنی نانوذرات فورستریت، به دلیل بهبود خواص مکانیکی و افزایش زیست فعالی م یتواند گزینه مناسبی برای کاربردهای دندانپزشکی و ارتوپدی باشد.