بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، از یک کاتالیزور جدید جهت تولید بایواکتیو گلس 45S 5 به روش سل- ژل استفاده شده است و نشان داده می شود که اسید ارگانیک طبیعی - NOA - می تواند به عنوان کاتالیست در سل-ژل مورد استفاده قرار گیرد. از سیب قرمز تازه به عنوان پیش ماده تولید کننده اسید ارگانیک طبیعی استفاده شده است. جهت تولید بایواکتیوگلس طبیعی، از غلظت های مختلف محلول اسیدی استفاده شده است. جهت ارزیابی و بررسی ساختار، میزان کریستالی شدن و ترکیب بایواکتیوگلس طبیعی از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - ، آزمون طیف سنجی فوریه - FTIR - و پراش پرتو ایکس - X-Ray - استفاده شده است. زیست سازگار بودن بایواکتیوگلس طبیعی در محلول مشابه بدن - SBF - مطالعه شد و نشان داده شده که بایواکتیوگلس طبیعی، به دلیل داشتن حفره و مساحت سطح اثر بیشتر نسبت به بایواکتیوگلس تجاری رایج، خاصیت زیست سازگاری بیشتری دارد. بنابراین می توان گفت که بایواکتیوگلس طبیعی در کاربردهای پژشکی می تواند نوید بخش تحولات منحصر به فردی باشد.
کلمات کلیدی: بایواکتیو گلس طبیعی، زیست سازگاری، سل-ژل
-1 مقدمه:
بایواکتیوگلس - BG - دسته ای از سرامیک های متخلخل هستند که می توانند با بافتهای نرم و سخت بدن مثل استخوان ها با کمترین میزان عفونت و سمیت برای بافت میزبان، پیوند یابند.[6-1] این خاصیت BG به دلیل استخوان سازی و قابلیت اتصال با ایمپلنتاست که نتیجتاً سبب ترمیم و جایگزینی با بافت بیمار و استخوان آسیب دیده می شود.[4 ,3] از میان بایوگلس های تولید شده، بایواکتیوگلس 45S5 ، اولین بار توسط لری هنچ [3] با روش مرسوم ذوب- سرد کردن تولید شد. این روش تولید نیاز به دمای بالا دارد و در نتیجه آن، سطح مخصوص پودر تولید شده به شدت محدود و کاهش می یابد. اگر چه با افزایش دامنه تحقیقات در مورد بایوگلس، سبب شد که بایوگلس به روش سل-ژل تولید شود که در نتیجه پودری با خلوص بیشتر، همگن تر و زیست سازگارتر حاصل شود.[7] روش سل-ژل می تواند به طور مستقیم پودر هایی با اندازه های کوچک تر نسبت به روش ذوب-سرد کردن، برای گلس ها و سرامیک ها و پوشش های نازک تولید کند.[1] مشاهده است که بایوگلس های تولید شده به روش سل-ژل خاصیت بایو اکتیویتیه بیشتری نسبت به بایوگلس تولید شده به روش ذوب-سرد کردن، دارد.[9 ,8]
فرآیند سل-ژل بر پایه استفاده از یک اسید قوی مثل نیتریک اسید یا اسید کلریدریک با غلظت مشخص، جهت کالیز پیش ماده های مورد استفاده است.[10] بعضی از اسیدها می توانند فرآیتد کاتالیز را در غلضت کمتری از اسید انجام داده و بایوگلس بهتری از نظر خلوص و مساحت سطح تولید کنند. برای سنتز مواد، استفاده از اسید ارگانیک طبیعی - NOA - ، خاصیت بایواکتیویته را در مواد دارای زنجیره پیچیده افزایش می دهد و همچنین سبب افزایش بعضی از خصوصیات بیولوژیکی مثل خاصیت ضد میکروبی[11] و ضد سرطانی[12] می شود. فراتر از تمام این ها، اسید ارگانیک طبیعی در زمینه های علم مواد و ساختار سلولی بسیار مفیدتر از سایر اسید ها است.[16-13]هدف از تحقیق پیش رو، تولید و تولید بایواکتیو گلس 45S5 با استفاده از اسید ارگانیک طبیعی و مقایسه آن با بایواکتیو گلس 45S5 تولید شده تجاری است.
-2 مواد و روش تحقیق:
1-2 تولید اسید ارگانیک طبیعی
برای تولید NOA از سیب قرمز استفاده شده است. به این ترتیب که، در ابتدا سیب ها را چندین بار شسته تا آلودگی های روی سطح آن پاک شود. سپس سیب ها را به 4 قسمت برش داده و هسته آنها را جهت دست یابی به اسیدی با خلوص بیشتر، جدا شده اند. بعد از برش سیب ها، تکه های بریه شده را درون ظرفی قرار داده و مقداری نمک 1 - گرم به ازای هر 1 کیلوگرم سیب - به آن اضافه کرده و ظرف را به مدت 10 الی 12 ماه پلمپ می کنیم.بعد گذشت از این مدت تکه های میوه به نکتار سیب تبدیل شده و در آخر، نکتار ها توسط کاغذ صافی فیلتر می شوند تا اسیدی خالص و بدون ذرات ریز نکتار حاصل شود. با انجام این فرآیند، اسیدی با pH حدود 2/9 بدست می آید. اسید تولید از این روش به صورت کاملا ارگانیک و طبیعی است که می تواند در آزمون های زیست فعالی نتایج بهتری را ارائه کند.
2-2 فرآیند سل-ژل
از یک روش رایج برای تولید بایواکتیو گلس 45S5، بر اساس پروتوکل مرسوم[18 ,17] استفاده شده است که به طور خلاصه به اینگونه است:در ابتدا محلول اسیدی - 26ml - از NOA با غلظت های مختلف 0/25 و 5 و 10 میلی مولار - اسیدطبیعی - آماده شده و در دمای محیط به مدت 15 دقیقه بر روی همزن مغناطیسی قرار داده تا اسید به طور یکنواخت در آب مقطر حل شود. 7/6میلی لیتر از تترااتیل ارتوسیلیکات و 1 میلی گرم از تری اتیل فسفات به آهستگی و قطره قطره به اسید اضافه می شود و به مدت 15 دقیقه بر روی همزن قرار داده می شود تا یک محلول یکنواخت حاصل شود. در مرحله بعد، 3/22 گرم سدیم نیترات به آرامی به محلول در حال هم خوردن اضافه می شود و زمان می دهیم تا به طور کامل حل شده و محلول یکنواخت گردد.
در آخر 5/50 گرم کلسیم نیترات چهار آبه به محلول در حال چرخش اضافه می شود و زمان داده می شود تا به طور کامل حل شده و محلول شفاف و یکنواخت حاصل شود.پس از اضافه کردن پیش ماده ها ، به خاطر واکنش بسپارش، محلول به فرم ژل در می آید. سپس ژل حاصل را به مدت 12 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد قرار داده و سپس به مدت 5 و 2 ساعت، به ترتیب در دما های 250 و 750 درجه سانتیگراد قرار می دهیم تا پودر خشک شود. بعد از فرآیند خشک شدن، پودر حاصل را آسیاب کرده تا پودری با کیفیت حاصل شود. جهت تولید بایواکتیوگلس شیمیایی مراحل ذکر شده را با غلظت 2 مولار اسید نیتریک - اسید شیمیایی - بر اساس تحقیقات گذشته[7]، صورت گرفته است.
3-2 خصوصیات ساختاری
مورفولوژی و ریزساختار پودر تولید شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - مدل VEGA\\TESCAN-LMU که به آنالیزور EDXS مجهز بوده، صورت گرفته است. جهت بررسی خصوصیت های ساختاری پودر تولید شده آنالیز طیف سنجی فوریه - FTIR - ، مدل TENSOR 27, German در بازه 400 الی 2000 بر سانتی متر و وضوح 4 بر سانتی متر صورت گرفته است.میزان کریستاله شدن پودر تولید شده با استفاده از پراش پرتو ایکس - XRD - با طول موج 0/154 نانومتر و بازه 0,04 درجه و زمان کسب 5 ثانیه در زوایای بین 10 الی 60 درجه انجام شده است. میزان خلل و فرج پودر تولید شده با استفاده از آزمون جذب سطحی - BET - انجام شده است. این آزمون با استفاده از جذب گاز نیتروژن انجام می شود و بر پایه محاسبه ظرفیت تک لایه های ایچاد شده در پودر و میزان جذب گاز نیتروژن توسط تک لایه ها صورت می گیرد. قبل از انجام آزمون، نمونه ها به مدت 12 ساعت در دمای 150 درجه سانتی گراد نگه داشته می شوند و سپس به مدت 1 ساعت در درمای 250 درجه تحت خلا قرار داده می شوند. مساحت سطح نمونه با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:
که؛
:ظرفیت تک لایه - - در دمای 273 درجه کلوین و فشار 101325 پاسکال
:ثابت آواگادرو
: سطح مقطع مولکولی - برای نیتروژن 0/162 نانومتر مربع در دمای 77 درجه کلوین است - و حجم مولار - - است.آزمون In Vitro جهت بررسی خاصیت زیست فعالی پودر تولید شده در محلول مشابه بدن - SBF - انجام شده است. این محلول عاری از هر گونه پروتئین است و pH آن حدود 7,4 است. آزمون In Vitro با قرار دادن قرص تولید شده از پودر تولید شده درون محلول مشابه بدن در دو مدت زمان 1 و 4 ساعت در دمای محیط صورت گرفته است. حجم محلول مورد استفاده، بوسیله روش ارائه شده توسط کوکوبو و همکارانش[19] محاسبه شده است. بعد از
