بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از پلاکهای استخوانی فلزی، روشی متداول جهت تثبیت شکستگی استخوان بدن در جراحی های ارتوپدی است. بروز پدیده هایی چون خوردگی، آزاد شدن یونهای فلزی، سایش، و نیز تنش سپری و پیامدهای نامطلوب آن ها، نیاز به عمل جراحی ثانویه جهت برداشت پلاک فلزی را اجتناب ناپذیر می سازد. جایگزینی پلاک فلزی با انواع غیر فلزی، از جمله راه کارهایی است که جهت حل مشکلات در دستور کار محققین قرارگرفته است. هدف از پژوهش حاضر، طراحی، ساخت و مشخصه یابی بیونانوکامپوزیت پلیکاپرولاکتون-بغدادیت، برای کاربرد به عنوان پلاکهای ظریف است.
برای ساخت نمونه های کامپوزیتی، از فرایند ریختهگری حلالی جهت دستیابی به زمینهای با بلورینگی بالا و ساختاری با حداقل تخلخل و میکرو ترک استفاده شد.به منظور شناسایی پودر بغدادیت و اندازه و شکل نانوذرات از آزمون پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری و جهت ارزیابی خواص مکانیکی و ساختاری از آزمونهای کشش و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج تحقیق نشان داد که پودر بغدادیت با اندازه میانگین ذرات30 نانومتر تشکیل شده است. تصاویر SEM نشان داد که بغدادیت از توزیع مناسب و یکنواختی در پلیمر زمینه برخوردار است و کامپوزیت حاوی20 درصد وزنی بغدادیت دارای بالاترین استحکام مکانیکی - 20MPa - می باشد.
-1مقدمه
با وجود پیشرفتهای زیاد در علم پزشکی، ازدست دادن بافت و نارساییهای ناشی از بیماریها و مصدومیتها، مشکلات جدی و مکرر در سلامتی انسان ایجاد میکند. پیوند استخوان از جمله روش هایی است که در سالهای اخیر برای بازسازی و افزایش سرعت بهبود در شکستگیهای داخلی به کار می رود، با وجود این که روش پیوند استخوان به عنوان روشی طلایی جهت ترمیم و بازسازی شناخته می شود اما با مشکلاتی چند از قبیل دسترسی محدود، نیاز به عمل های جراحی ثانویه، خطر ابتلا به عفونت و پاسخ های التهابی مواجه است.[1-3]
از جمله دیگر روشها به کارگیری ایمپلنتهای فلزی به عنوان جانشین استخوان در بدن می باشد که عدم تخریب پذیری ، عدم انطباق در خواص مکانیکی با استخوان طبیعی و نیاز به خارج شدن مجدد پس از بهبود از جمله مشکلات این روش می باشد5]و.[4 تلاشها برای حل این مشکلات و محدودیت ها باعث توسعه روشهای درمانی همچون استفاده از بیوموادهای جایگزین نظیر بیوکامپوزیتهای پلیمر- سرامیک شده است.
در طی 40 سال گذشته استفاده وکاربرد سرامیکها برای درمان بیماری و بازسازی صدمات وارد به بدن و ترمیم اعضای سایش یافته در حال توسعه می باشد.[6] سرامیکها به تنهایی یک کاشتنی مناسب محسوب میشوند اما چون مدول یانگ بالا داشته و ترد هستند در بسیاری موارد استفاده از کامپوزیتهای پلیمر-سرامیک ضروری است. با توجه به پلیمر و سرامیک مورد استفاده، ویژگیهای متفاوتی از داربست تهیه شده انتظار میرود که سبب ایجاد گسترهی وسیعی از کاربرد برای آنها میشود.[7]
از جمله بیوسرامیکهای مورد استفاده در ترمیم نواقص استخوانی که در سالهای اخیر بسیار مطرح شده است میتوان به بغدادیت با فرمول شیمیایی - CaMgSi2O6 - اشاره کرد. با توجه به خواص مکانیکی مناسب و زیستفعالی و زیستسازگاری1 مطلوب آن، این ماده برای تهیهی بیوکامپوزیت ها و همچنین به عنوان جزء تقویت کنندهی داربستهای پلیمری استفاده شده است.[1,8] پلیمر زیستسازگار پلیکاپرولاکتون - PCL - 2 از جمله پلیمرهای سنتز شده محسوب میشود که در بازسازی هدایت شده استخوان کاربردهای فراوانی داشته است .[9]
این پلیمر که چقرمگی قابل توجه و زیست سازگاری مناسب دارد10]،[11 در مقایسه با سایر پلیمرها دارای نرخ تخریب قابل تغییر، خواص مکانیکی و شکلپذیری مناسب و انرژی شکست بالایی می باشد که منجر به ایجاد ساختاری با تخلخلهای با ابعاد مناسب برای رشد سلول میشود .[12] لذا افزایش نانوذرات بغدادیت به پلی کاپرولاکتون می تواند ضمن بهبود افزایش زیست فعالی و سرعت تخریب، خواص مکانیکی کامپوزیت را نیز بهبود می دهد.
هدف از پژوهش حاضر، ساخت بررسی، و مشخصهیابی خواص مکانیکی فیلم نانوکامپوزیتی پلیکاپرولاکتون-بغدادیت با استفاده از فرآیند قالب ریزی محلول به منظور کاربرد در بازسازی هدایت شدهی استخوان میباشد. در این راستا، پس از سنتز نانوپودر بغدادیت به روش سل-ژل، ذرات سرامیک با درصدهای مختلف به محلول پلیکاپرولاکتون اضافه شده و پس از ریخته گری در قالب، ساختار و خواص مکانیکی فیلمهای تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفت.
-2مواد و روش تحقیق
1-2 تهیه پودر بغدادیت
مواد اولیه مصرفی شامل کلسیم نیترات 4 - آبه - ، اکسی زیرکونیم نیترات و تترا اتیل اورتوسیلیکات - - TEOS بوده که همگی با خلوص بالا و از شرکت مرک آلمان می باشد. جهت تهیهی پودر بغدادیت از روش سل ژل استفاده شد.در این روش ابتدا اتانول، TEOS و نیتریکاسید با نسبتهای مولی داده شده در جدول 1-3 با یکدیگر مخلوط شدند. سپس محلول فوق به مدت 30 دقیقه همزده شد و به ترتیب کلسیم نیترات 4 - آبه - و اکسی زیرکونیم نیترات با نسبتهای مولی ارائه شده در جدول1-3 به محلول اولیه افزوده شدند.[13]
مراحل تهیه پودر بغدادیت به شرح زیر است:
- 1 محلول تهیه شده از مواد جدول 1 به مدت 5 ساعت در دمای اتاق همزده شود تا سل تشکیل شده به تدریج ژل شود.
- 3ژل حاصل به مدت دو روز در دمای 100 درجه سانتیگراد خشک شود.
- 4ژل خشک شده در دمای 1150 درجه سانتیگراد حرارت داده شود تا بغدادیت تشکیل شود.
