بخشی از مقاله
چکیده:
آپاتیت ها از جمله بیوسرامیکهای کلسیم فسفات هستندکه به طور گسترده برای کاشتنیهای ارتوپدی و کاربردهای دندانی مورد استفاده قرار گرفته است. خواص هیدروکسی آپاتیت یا فلوئور آپاتیت نظیر زیست سازگاری، زیست فعالی، انحلال و خواص مکانیکی میتوانند با اصلاح ترکیبات از طریق جایگذاری یونی بهبود یابند. منیزیم یکی از مهمترین کاتیونهای جانشینی برای کلسیم در آپاتیتهای زیستی است. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و بررسی زیست فعالی نانوپودر منیزیم فلوئور آپاتیت تولید شده به روش آسیاکاری مکانیکی است.
در این تحقیق، نانوپودرها با درصدهای متفاوت منیزیم با استفاده از روش آسیاکاری مکانیکی ساخته شد. برای منیزیم درصدهای جایگزینی انتخاب شده، به ترتیب 0، 0/5، 1 ، 1/5و 2 می باشد. اندازه ی کریستالی نانوپودرها با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس - XRD - در محدوده ی 34-69 نانومتر بود . به منظور ارزیابی زیست فعالی، نمونههای سرامیکی منیزیم فلوئور آپاتیت در محلول شبیه سازی شدهی بدن - SBF - به مدت 1، 3، 7 و 14 روز غوطهور شدند. آزمون پلاسمای زوج القایی - ICP - و میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - به منظور زیست فعالی نانوپودرهای تولید شده، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد منیزیم باعث افزایش زیست فعالی و انحلال فلوئور آپاتیت تولید شده گردید.
-1مقدمه:
هیدروکسی آپاتیت مصنوعی - HA : Ca10 - PO4 - 6 - OH - 2 - از جمله کلسیم فسفات هایی است که طی سال های اخیر به دلیل تشابه ساختاری و شیمیایی با بخش معدنی استخوان و دندان برای کاربردهای پزشکی مانند تعمیر یا تعویض بافت سخت بدن مورد استفاده قرار گرفته است . با این وجود، سرعت انحلال بالادر محیط های بیولوژیکی، مقاومت خوردگی ضعیف در محیط اسیدی و پایداری شیمیایی کم در دمای بالا، کاربردهای HA را محدود کرده است .
- Fathi and MohammadiZahrani, 2009: 408 - فلوئور هیدروکسی آپاتیت - FHA : Ca10 - PO4 - 6 - OH - 2-xFx - و فلوئور آپاتیت - FA : Ca10 - PO4 - 6F2 - با ویژگی هایی مانند سرعت انحلال پایین، جذب پروتئین بیشتر، چسبندگی سلولی بهتر، زیست سازگاری خوب و پایداری شیمیایی و حرارتی برای اصلاح خواص ضعیف هیدروکسی آپاتیت به کار گرفته شده است - . - Bianco et al, 2010: 313 همه ی خواص آپاتیت ها از جمله زیست فعالی، زیست سازگاری، انحلال، خواص مکانیکی و خواص جذبی آن می تواند در یک گستره ی وسیعی از طریق تغییر ترکیب شیمیایی توسط جانشینی یونی بهبود یابند. منیزیم یکی از مهم ترین یون های دو ظرفیتی است که همراه با آپاتیت های زیستی است.
مینا، بخش داخلی دندان و قشر خارجی استخوان به ترتیب دارای 0/44 ،1/23 و 0/72 درصد منیزیم در ساختار خود هستند. بنابراین، سرامیک های منیزیم هیدروکسی آپاتیت برای استفاده در کاربردهای ارتوپدیک و دندانی پیشنهاد می شود - . - Kheradmandfard and fathi, 2010: 141 کائی و همکاران جایگزین کردن هم زمان منیزیم وفلوئور در ساختار پوشش هیدروکسی آپاتیت بر زیر لایه ی Ti6Al4V به روش سل-ژل را گزارش کردند. نتایج این تحقیق نشان داد منیزیم در ساختار پوشش باعث افزایش زیست فعالی به واسطه ی تشکیل لایه ی آپاتیت بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن - SBF - 1 برای زمان های مختلف شد - . - Cai et all, 2009 :5347
در سال های اخیر، روش های مختلفی برای تولید آپاتیت ها توسعه یافته است. این روش ها شامل سنتز مکانوشیمیایی و تولید احتراقی است. البته روش های دیگری از شیمی تر مانند رسوب مستقیم از محلول آبی، تجزیه ی الکتروشیمیایی، روش های سل-ژل، سنتز هیدروترمال، روش های امولسیون و میکرو امولسیون نیز به کار می رود - . - Fathi and Hanifi, 2007 : 3978 روش آسیاکاری مکانیکی روش مؤثری است که برای ساخت مواد نانوکریستالی و نانوساختار مانند سرامیک ها، کامپوزیت ها و ترکیبات بین فلزی به کار می رود. این روش به عنوان یک روش قوی برای ساخت مواد پیشرفته و کامپوزیت ها مورد توجه قرار گرفته است که در آن مواد مختلف در حالت واکنش جامد بین سطوح پودرها در دمای اتاق تولید می شوند - . - Sherif and Eskandarany, 2001:14
روش ساخت در خواص آپاتیت تولیدی نظیر مورفولوژی، میزان بلورینگی، اندازه ذرات و خواص انحلالی تاثیر زیادی دارد. در پژوهش قبلی در بررسی زیست فعالی پودر نانو ساختار منیزیم فلوئور آپاتیت تولید شده به روش سل- ژل، با افزایش میزان منیزیم در ساختار فلوئور آپاتیت به طور همزمان ،میزان انحلال و زیست فعالی افزایش یافت . - Kheradmandfard et al, 2012: 169 - در پژوهش حاضر، نانو پودر منیزیم فلوئور آپاتیت با روش آسیاکاری مکانیکی با درصد های متفاوتی از منیزیم تولید شد.
اندازه ی کریستالی پودرهای تولید شده با استفاده از آنالیز پراش اشعه ایکس - XRD - 1 به دست آمد. نانوپودرهای تولید شده در محلول شبیه سازی شده بدن - SBF - غوطه ور شدند و زیست فعالی آن ها با میزان تشکیل آپاتیت بر سطح نانوپودرها با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - 2 و هم چنین میزان رهایش یون های فسفر در محلول با آنالیز یون سنجی به روش پلاسمای زوج القایی - ICP - 3 بررسی شد.
روش آزمون:
-1-2 تهیه ی نانوپودر منیزیم فلوئورآپاتیت
برای تهیه ی نانوپودر منیزیم فلوئورآپاتیت از روش آسیاکاری مکانیکی استفاده شد. در این فرایند مخلوط پودرهای کلسیم هیدروکسید - - Ca - OH - 2،دی فسفر پنتوکسید - P2O5 - ،کلسیمفلوراید - - CaF2 و منیزیمهیدروکسید - - Mg - OH - 2 - ساخت شرکت مرک آلمان و با خلوص 99/98 درصد - به منظور تولید نانوپودر منیزیم فلوئورآپاتیت بافرمول کلی - - Ca10-xMgxF2 که x میزان تئوری جایگزین شده یون های کلسیم با یون های منیزیم میباشد، مورد استفاده قرار گرفت.
برای درصدهای جایگزینی انتخاب شده، x به ترتیب0، 0/5، 1 ، 1/5 و 2 میباشد. این ترکیب ها به ترتیب FA0M، FA5M، FA10M ، FA15M و FA20M نامگذاری شدند. مخلوطیاد شده درمحفظه ای زیرکونیایی وگلوله های زیرکونیایی با نسبت گلوله به پودر 25:1 توسط آسیاب گلوله ای - Retsch, Germany - تحت عملیات آلیاژسازی مکانیکی قرارگرفت.عملیات آلیاژسازی مکانیکی به مدت12ساعت و با سرعت 250 دور در دقیقه انجام شد. نمونه ها درقالب استوانه ای، به صورت تک محوری با استفاده ازدستگاه آلمانی - - Amsler-FM2750 به صورت قرص تولید شدند.
