بخشی از مقاله
چکیده
هیدروکسی آپاتیت یکی از مهمترین مواد سرامیکی مورد استفاده در مصارف پزشکی میباشد. تولید نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت به روش سنتز احتراقی به دلیل سرعت زیاد و هزینه کمتر نسبت به سایر روشها، مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از این ذرات نیازمند انجام فرایندهایی مانند زینتر میباشد که سبب کاهش خواص مکانیکی به دلیل پایداری حرارتی کم آنها میشود. مولایت یکی از موادی است که میتواند با جلوگیری از رشد دانه ذرات هیدروکسی آپاتیت، سبب افزایش پایداری حرارتی شود.
در این پژوهش سنتز پیش ماده مولایت به روش سل -ژل صورت گرفت و در حین فرایند سنتز احتراقی نانو پودر هیدروکسی آپاتیت، در نسبتهای مختلف به محلول اضافه شد و تاثیر آنها بر مورفولوژی و پایداری حرارتی بررسی گردید. برای این منظور از تترا اورتو سیلیکات و آلومینیوم نیترات 9 آبه برای تهیه مولایت و از کلسیم نیترات و آمونیوم هیدروژن فسفات به عنوان مواد اولیه و سوختهای گلایسین و اسید سیتریک استفاده شد. سپس با عملیات حرارتی در دو دمای مختلف، تاثیر نسبت مولایت و نوع سوخت بر پایداری حرارتی ذرات هیدروکسی آپاتیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسیها نشان داد که نسبت مولایت و نوع سوخت، سبب افزایش پایداری حرارتی پودرهای هیدروکسی آپاتیت میشود. بهترین نتایج از نظر پایداری حرارتی از سوخت گلایسین با نسبت 1/9 بدست آمد.
مقدمه
در سالهای گذشته، پیشرفتهای زیادی در زمینه تولید و استفاده بایوسرامیکها با مصارف پزشکی صورت گرفتهاست. هیدروکسی آپاتیت با فرمول شیمیایی Ca10 - PO4 - 6 - OH - 2 به علت دارا بودن خواص قابل توجهی همچون زیست سازگاری عالی، تشکیل پیوند با استخوان و ایمپلنت های دندانی در بین بیوسرامیک-ها توجهات زیادی را به خود جلب کرده است.[3-1] روشهای مختلفی برای برای تولید هیدروکسی آپاتیت وجود دارد که می توان به رسوبگذاری شیمیاییتر، واکنشهای هیدروترمال، روش مکانوشیمیایی و سل ژل اشاره کرد. اگر چه این روشها دارای مزیتهایی همچون کنترل دقیق اندازه ذرات ، دمای واکنش پایین و ... میباشند ولی دارای معایبی چون زمان بر بودن واکنش ، خلوص کم ، کنترل سخت pH تولید فازهای ثانویه میباشند
روش دیگر برای تولید هیدروکسی آپاتیت سنتز احتراقی4 است که روشی تطبیقپذیر بوده و برای شروع واکنش نیازمند سوخت - اسید سیتریک ، اوره ، گلایسین و... - میباشد. در این روش پودرها با سرعت تهیه شده و تا هنگامی که دمای احتراق بالا باشد ، ناخالصیها حذف شده و محصول نهایی نسبت به دیگر روشها خالصتر خواهد بود . همچنین مواد اولیه ارزان و همگن بودن از دیگر مزیتهای سنتز احتراقی محلول میباشد.
یکی از مهمترین مشکلات استفاده از هیدروکسی آپاتیت پایدری حرارتی و قابلیت زینتر کردن آن میباشد در نتیجه هیدروکسی آپاتیت به تنهایی نمیتواند برای ایمپلنتهای ارتوپدی یا دندانی مورد استفاده قرار گیرد.لذا بیوکامپوزیتهای دارای هیدروکسی آپاتیت و فازهای تقویت کننده ثانویه متفاوت جهت بهبود خواص فیزیکی و زیستسازگاری هیدروکسی آپاتیت مورد بررسی قرار گرفته اند.
برای فاز دوم بیوسرامیکهایی همچون اکسید آلومینیوم ، دیاکسید سیلیسیوم ، دیاکسید زیرکونیوم ، دیاکسید تیتانیوم و بیوشیشهها میتوانند مورد استفاده قرار گیرند.
دیاکسید سیلیسیوم اتصال و رشد سلولهای استخوانی را بهبود میبخشد . با استفاده از دیاکسید آلومینیوم ، خواص مکانیکی بدون تاثیر منفی بر زیست سازگاری بهبود خواهد یافت.
مولایت یکی از اصلیترین گزینهها به عنوان تقویتکننده برای هیدروکسی آپاتیت میباشد.
بر اساس آنچه بیان گردید هدف از این پژوهش سنتز نانو کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت - آلومینو سیلیکات به روش احتراقی در محلول و بررسی تاثیر نسبتهای مختلف پیش ماده آلومینوسیلیکات بر مورفولوژی و پایداری حرارتی نانوذرات آپاتیت است.
مواد و روش تحقیق در این تحقیق، از تترا اتیل اورتو سیلیکات5 و آمونیوم نیترات آبدار6 به عنوان مواد اولیه برای سنتزآلومینا-سیلیکات استفاده شده است. در آغاز، مقادیر مناسبی از مخلوط آب و اسید نیتریک به مخلوط TEOS و اتانول اضافه شد. همچنین محلولی حاوی اسید نیتریک و آلومینیوم نیترات و 10 سی سی اتانول تهیه گردید.
سپس محلولهای حاصل به مدت 24 ساعت در ظروف سر بسته به ترتیب در دمای اتاق و 80 درجه هم زده شدند. پس از آن، با افزودن آمونیاک میزان پی هاش محلول حاوی TEOS به 10 افزایش یافت و در دمای 60 درجه سانتیگراد همزده شد. در همین حین، محلول حاوی آلومینیوم نیترات بصورت قطره قطره اضافه شد و محلول در همان دما به مدت 2 ساعت هم خورد و سپس به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه در خشککن قرار گرفت. در ادامه آمونیاک اضافه شد و پس از قرار گرفتن در خشک کن به مدت 2 ساعت، ظرف بصورت سرباز به مدت 72 ساعت در دمای اتاق قرار گرفت.
به منظور سنتر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت-آلومنیا سیلیکات، کلسیم نیترات و آمونیوم هیدروژن فسفات به عنوان مواد اولیه استفاده شدهاند. در ابتدا مقادیر مناسب از کلسیم نیترات و آمونیوم هیدروژن فسفات بصورت جداگانه در آب حل شدند و پی هاش محلول کلسیم نیترات با افزودن آمونیاک به 12 افزایش پیدا کرد. در قدم بعد، با مخلوط کردن دو محلول، محلولی غلیظ و سفید رنگ حاصل شد که در دمای 60 درجه سانتیگراد همزده شد.
پس از افزودن سوخت های گلایسین و اسید سیتریک به صورت جداگانه، محلول در دمای 90 درجه سانتیگراد همزده شد و هنگامی که محلول ویسکوز شد، مقادیر مشخصی از پیش ماده آلومینا سیلیکات به گونه ای به نمونه ها اضافه گردید که نمونه هایی با دو نسبت مختلف 7:3 و 9:1 آلومینوسیلیکات - هیدروکسی آپاتیت ایجاد شود. در مرجله پایانی، محلول درون ظرف در دمای 360 درجه سانتیگراد قرار گرفت، همچنین از یک ترموکوپل به منظور ثبت تغییرات دما استفاده شد. نمونه های تهیه شده با برنامه عملیات حرارتی مشخص در دماهای 900 و 1250 درجه سانتی گراد عملیات حرارتی شدند. به منظور شناسایی فازهای تشکیل شده و درجه کریستالینیتی از دستگاه پراش اشعه ایکس استفاده شد و مورفولوژی فازهای متبلور شده به وسیله SEM بررسی شد.
