بررسي پوشش دهي زيركونيا توسط پليمرهاي زيست فعال با روش شيميايي

كارشناسي ارشد

خواص مكانيكي مناسب و پايداري شيميايي مطلوب زيركونيا و هم¬چنين خواص زيبايي¬شناختي آن، باعث شده¬است تا اين ماده جهت جايگزيني كاشتني¬هاي دنداني فلزي به¬ويژه در محل¬هاي تحت بار بسيار مناسب باشد. اما چالش بزرگي كه زيركونيا پس از قرارگيري در محيط بدن به¬عنوان كاشتني با آن مواجه است، زيست¬خنثي بودن و عدم توانايي سطح آن در اتصال با بافت زنده اطراف آن است. هدف از اجراي اين پژوهش، اصلاح رفتار سطحي اكسيد¬زيركونيم شبه¬پايدار¬شده و تغيير شيمي سطح به روش شيميايي بوده¬است تا اين نقص برطرف شود و پس از قرار¬گيري كاشتني دنداني زيركونيايي بتواند با بافت استخوان در آن محل اتصال برقرار كند. به¬همين منظور، اصلاح سطح زيركونياي شبه¬پايدار¬شده با شش درصد مولي اكسيد¬منيزيم (MgO) توسط اسيد¬آمينه اِل¬سرين انجام شد. جهت ايجاد اتصال شيميايي بين سطح اكسيد¬زيركونيم و اِل¬سرين، در ابتدا سطح اكسيد¬زيركونيم (Mg-PSZ) به دو روش هيدروترمال در دماي ℃120 و غوطه¬وري در محلول آبي اسيد¬فسفريك 8 درصد وزني در دماي ℃80 هيدروكسيله شد. سپس سطح توسط آزمون طيف¬سنجي تبديل فوريه مادون¬قرمز به شيوه بازتاب كل ضعيف¬شده (FTIR-ATR) به¬منظور تشخيص نمونه با بيشترين ميزان گروه هيدروكسيل مشخصه¬يابي شد. هم¬چنين، تأثير زمان عمليات هيدروترمال بر ساختار Mg-PSZ توسط آزمون پراش اشعه ايكس (XRD) بررسي شد. براي محاسبه غلظت ال¬سرين لازم براي واكنش با گروه¬هاي OH موجود بر سطح Mg-PSZ، آزمون¬هاي گرما¬سنجي حرارتي (TGA) جهت محاسبه مقدار كاهش وزن و تخلخل¬سنجي و سطح ويژه (BET) جهت محاسبه سطح ويژه انجام شد. در آخر نمونه داراي بيشترين گروه هيدروكسيل با ال¬سرين با غلظت 20 برابر مقدار استوكيومتري (mg/mL 01/0) واكنش داده¬شد. به¬منظور بررسي اثر pH، دما و زمان بر واكنش ال¬سرين و اكسيد¬زيركونيم، فرآيند اصلاح سطح در محيط¬هاي با pH خنثي (6/5-5/5) و بازي (5/9-9) و دما¬هاي 40، 60 و ℃80 و زمان¬هاي 15، 30 و 60 دقيقه انجام شد. براي سنجش زيست¬فعالي پس از اصلاح سطح، نمونه¬ها به مدت 7 و 21 روز در محلول SBF غوطه¬ور شدند. اثر دما، زمان و pH در فرآيند اصلاح سطح بر شيمي سطح، تر¬شوندگي سطح نمونه¬هاي Mg-PSZ توسط آزمون¬هاي FTIR-ATR، TGA، زاويه تماس و هم¬چنين تركيب¬هاي فسفات-كلسيمي تشكيل¬شده نيز توسط تصاوير تهيه¬شده با ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميدان (FE-SEM) بررسي شد. آزمون¬هاي مشخصه¬يابي FTIR-ATR، اندازه¬گيري زاويه سطح تماس و TGA نشان دادند كه اسيد آمينه ال¬سرين از طريق گروه¬هاي OH ايجاد شده به سطح Mg-PSZ متصل شده¬اند. نتايج نشان داد كه با افزايش زمان زمان اصلاح سطح از 15 به 60 دقيقه زاويه تماس از مقدار 4/2 ± °7/48 به 7/1 ± °7/34 در دماي ℃60 كاهش يافته¬است. هم¬چنين، مقدار اين زاويه با افزايش دما از ℃40 به ℃80 از 8/1 ± °2/36 به °6/1 ±2/31 كاهش يافت. هم¬چنين، نتايج TGA نشان داده¬است كه مقدار كاهش وزن اين نمونه با افزايش دما از ℃40 به ℃80 در مدت 60 دقيقه از 4/0% به 7/0% نيز افزايش يافت. نتايج سنجش برون¬تني نشان داد كه نمونه¬هاي اصلاح سطح شده در دماي ℃80 و در زمان¬هاي 30 و 60 دقيقه توانايي تشكيل تركيبات فسفات¬كلسيم را با نسبت¬هاي Ca/P متفاوت (به ترتيب 66/1 و 79/1) با اندازه ذرات μm 4 > پس از 21 روز غوطه¬وري در محلول SBF داشته¬اند. نمونه¬هاي اصلاح سطح¬شده در دماي ℃80 و زمان¬هاي 30 و 60 دقيقه اما در محلول با pH بازي كه به مدت 21 روز در SBF غوطه¬ور شدند تركيب¬هاي فسفات¬كلسيم بيشتري بر سطح آن¬ها تشكيل شده و اندازه ذرات آن¬ها نيز بزرگ¬تر بوده¬است (μm 4 >). علاوه¬براين، پس از 7 روز غوطه¬وري نيز اين تركيبات بر سطح آن¬ها تشكيل شده بنابراين داراي زيست¬فعالي بيشتري نسبت¬به نمونه¬هاي اصلاح سطح¬شده در pH خنثي هستند.

195947

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مسعود جمشيدي

مهندسي مواد- سراميك

دكتر حميدرضا رضايي- دكتر جعفر جوادپور