بخشی از مقاله
چکیده
سیمان های کلسیم فسفاتی، مواد زیست فعال امید بخشی به عنوان پرکننده های استخوان در حوزه ی مهندسی بافت به شمار می آیند . خواص مکانیکی ضعیف این ترکیبات، استفاده از آن ها را در نواحی متحمل بار زیاد، محدود می کند .سیمان های براشیتی - دی کلسیم فسفات دی هیدرات - DCPD به دلیل انحلالپذیری مطلوب در شرایط فیزیولوژیک و توانایی تشکیل استخوان جدید، به طور گسترده در درمان نقایص استخوانی مورد استفاده قرار می گیرند . در این مطالعه، تاثیر افزودن گرافن اکساید بر خواص فیزیکی، مکانیکی و زیستی سیمان براشیتی بررسی شده است . پاسخ برون تنی سلول های MG63و پاسخ درونتنی سیمان کامپوزیت، پس از کاشت در استخوان آهیانه ی رت ویستار مورد مطالعه قرار گرفته است .سیمان براشیتی از افزودن بتا تری- کلسیم فسفات و مونوکلسیم فسیفات مونوهیدرات به جزء مایع تهیه گردید .
افزودن ، گرافن اکساید با درصد وزنی 0/5 موجب کاهش جزئی زمان گیرش و بهبود قابل توجه استحکام فشاری سیمان گردید. همچنین رشد بلورهای جدید آپاتیتی پس از قرارگیری نمونه ها در محلول SBF مشاهده شد . بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی چسبندگی سلولی را در همه نمونه ها به اثبات رسانید .سیمان کامپوزت، سمیت کمی را درصدهای بالا برای سلول ها نشان داد. بررسیهای بافتی نشان دادند که سیمان کامپوزیت در مقایسه با سیمان خالص باعث افزایش کارآیی استخوان زایی می شود.میتوان نتیجه گرفت که سیمان براشیتی می تواند در ترکیب با گرافن اکساید بر برخی ناکارآمدی های خود غلبه کرده و گزینه ی مناسبی در درمان های بالینی استخوان محسوب شود.
کلمات کلیدی :سیمان کلسیم فسفاتی، گرافن اکساید، زیست سازگاری، زیست فعالی، خواص
مقدمه
پر کنندههای قابل جذب کلسیم فسفاتی به دلیل شباهت شان به بافت استخوان توجه زیادی را به خود جلب کردهاند، زیرا کلسیم فسفات ها یکی از مهمترین اجزای غیرارگانیک بافت سخت هستند .[1] زیست سازگاری عالی، قابلیت هدایت استخوانی، قابلیت شکل پذیری توسط جراح و تزریق پذیری از مزیتهای مهم این گروه از زی ست مواد ا ست که آنرا برای تحریک بازتولید ا ستخوانی منا سب میکند .[5-2] کل سیم ف سفاتها بر ا ساس نوع مح صول نهایی به دو گروه آپاتیتی و برا شیتی طبقه بندی می شوند.[7 ,6] روشهای گوناگونی برای تقویت سیمانهای براشیتی پیشنهاد شده است که اضافه کردن نانوذرات یکی از آنها است. در سالهای اخیر نانوپرکنندههای بر پایه گرافن اکساید برای ارتقای استحکام مکانیکی سرامیک ها مورد استفاده قرار گرفته است .[9 ,8] گرافن،تک لایهای دوبعدی از اتمهای کربن دارای زی ست سازگاری عالی، سمیت زی ستی پایین، خواص منحصربه فرد ساختاری و مکانیکی است .[11 ,10]
گرافن اکساید می تواند برای تقویت مکانیکی و افزایش زیست سازگاری سیمان استخوانی در اجزای سیمان گنجانده شود.زنگ1 و همکارانش شاهد افزایش مقاومت به شکستگی در سیمان حاوی نانوصفحات گرافن اکساید/هیدروکسی آپاتیت نسبت به نمونهی هیدروکسی آپاتیت خالص بودند .[9] در گزارش مهرعلی2 و همکارانش اضافه کردن گرافن اکساید کاهش یافته به سیمان کلسیم سیلیکاتی باعث افزایش سختی، مدول الاستیک و مقاومت به شکستگی شد .[12] در گزارشی از لی3 و همکاران مدول الاستیک و سختی سیمان هیدروکسی آپاتیتی حاوی گرافن اک ساید بهبود قابل توجه ای ن سبت به نمونهی فاقد گرافن اک ساید ن شان داد .[13] انتظار بر این ا ست که افزودن گرافن اکساید در سیمان براشیتی نه تنها موجب بهبود خواص مکانیکی سیمان براشیتی شود، بلکه خواص زیستی آنرا نیز بهبود بخشد.
مواد و روش تحقیق
واکنش تشکیل سیمان براشیتی، از ترکیب این دو ماده طبق واکنش زیر صورت میگیرد:[6]دو فاز کلسیم فسفاتی سیمان استخوانی بتاتری کلسیم فسفات/هیدروکسی آپاتیت و مونوکلسیم فسفات مونوهیدرات به ن سبت مولی م شخص - MCPM/B-TCP = 45/55 - وزن شدند. در صد های وزنی م شخص گرافیت اکساید - %5 - %2 - % 0/5 - %0 - پس از وزن کشی در فاز مایع سیمان که سیتریک اسید نیم مولار بود، ریخته شدند. ن سبت فاز مایع به فاز پودری برای همه ی در صدهای سیمان یک سان و برابر 0/22 بود - - L/P = .[14] 0.22
روش های ارزیابی
الگوهای پراش پرتو ایکس با استفاده از دستگاه پراش سنج مدل D5000 ساخت شرکت SIEMENS و بررسی طیف فروسرخ نمونه ها از دستگاه BRUKER مدل TENSOR27 انجام شد. در این پژوهش برای بررسی اندازه ذرات پودرها و مورفولوژی آن ها از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل VEGA ساخت شرکت TSCAN استفاده شد. زمان گیرش سیمان استخوانی توسط دستگاه ویکات تحت استاندارد ASTM به شماره ی C187-98 اندازه گیری شد .[15] جهت بررسی خواص مکانیکی سیمان هااز د ستگاه Tensile/ Comperssion ساخت شرکت Santam ا ستفاده شد. برای این منظور در صدهای مختلف سیمان استخوانی در قالب استوانه ای به ابعاد 6×12 میلی متر ساخته شدند.
نمونه های سیمان پس از گیرش نهایی به صورت پودر درآمدند و جهت سترون سازی، اتوکلاو شدند. در روزهای 1، 3، و 7 سنجش سمیت عصاره با تست MTT1 - M5655SIGM - انجام شد. توجه به نتایج حاصل از رفتار مکانیکی سیمان های کامپوزیت و داده های زی ستی، نمونه ی حاوی % 0/5 گرافن اک ساید برای کا شت در ا ستخوان جمجمه انتخاب گردید. برای این منظور چهار سر، موش صحرایی ماده 120 روزه با نژاد ویستار2 به وزن 2/5 گرم انتخاب شدند. برش های بافتی تهیه شده با روش هماتوک سیلین- ائوزین رنگ آمیزی شدند و با میکرو سکوپ الکترونیمورد مطالعه قرار گرفتند.
نتایج و بحث
طیف XRD نمونهها پس از 24 ساعت قرارگیری در محلول PBS در دمای 37 درجهی سانتی گراد، در شکل نشان داده شده است. داده ها نشان دهنده ی حضور عمدهی پیک مونتیت - Ca H P O4 - در هر دو نمونه است. با توجه به نمودار، در سیمان بدون گرافن اکساید پس از مونتیت، فاز غالب را کلسیم هیدروژن فسفات - - Ca H2 P2 O7 تشکیل داده است. در صورتی که در سیمان کامپوزیت حاوی % 0/5 گرافن اکساید پس از مونتیت، هیدروکسی آپاتیت - - Ca10 - O H - 2 - P O4 - 6 بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. به نظر میرسد حضور گرافن اکساید باعث تسریع واکنشهای منجر به تولید هیدروک سی آپاتیت می شود .[16]
