سنتز و پوشش دهي نانوذرات هسته- پوسته شيشه زيستي- زيركونيا بر زير لايه تيتانيومي به روش رسوب دهي الكتروفورتيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

دكتري

در اين پژوهش، اصلاح سطحي آلياژ Ti6Al4V با استفاده از پوشش نانوذرات هسته-پوسته شيشه زيستي-زيركونيا و بررسي برهم¬كنش كاشتني در محيط شبيه¬سازي شده بدن به منظور ارزيابي رفتار بيولوژيكي آن و نيز ميزان مقاومت سدي پوشش حاصل از اين ذرات در محيط خورنده در مقايسه با پوشش تشكيل شده از ذرات شيشه زيستي جهت كاربرد به عنوان كاشتني¬ استخواني انجام گرفت. در اين راستا، نانوذرات شيشه زيستي و نيز نانوذرات هسته-پوسته شامل هسته شيشه زيستي (SiO2-CaO) و پوسته زيركونيايي به روش سل-ژل سنتز گرديدند. پس از آن نانوذرات سنتز شده، به روش الكتروفورتيك جريان مستقيم بر سطح پاليش مكانيكي شده و نيز آندايز شده (در محلول 1 مولار H3PO4 در آب در ولتاژ V 70 و به مدت 1 دقيقه) آلياژ Ti6Al4V پوشش¬دهي و اثر پارامترهاي مهم الكتروفورتيك مانند ولتاژ، زمان پوشش¬دهي، غلظت اصلاح¬كننده بار سطحي (دوپامين) و چسباننده (پلي¬اتيلن¬ايمين) بر كيفيت پوشش¬ حاصل بررسي شد. بر اساس نتايج به دست آمده، پوشش بهينه حاصل از ذرات هسته-پوسته (ولتاژ V 15، زمان 5 دقيقه، غلظت دوپامين و پلي¬اتيلن¬ايمين به ترتيب برابر با 8/2 wt. % 6/1) عاري از ترك بودند درحالي كه پوشش تشكيل شده از ذرات شيشه زيستي (ولتاژ V 30، زمان 5 دقيقه، غلظت دوپامين و پلي¬اتيلن¬ايمين به ترتيب برابر با 4/1 و wt. % 6/1) داراي ترك¬هاي متعدد و عميق بودند. بر اساس نتايج آزمون بلند مدت خوردگي، مقاومت سدي پوشش هسته-پوسته به مراتب بيشتر از پوشش شيشه زيستي بود (مقدار امپدانس در پوشش حاصل از ذرات هسته-پوسته، 6/7 برابر پوشش شيشه زيستي بود). علت اين امر، علاوه بر حذف ترك¬ها در پوشش هسته-پوسته، آسيب كمتر به لايه اكسيدي ناشي از آندايزينگ سطحي زيرلايه در اين نمونه به دليل ولتاژ كمتر پوشش¬دهي بود. بر اساس تصاوير ميكروسكوپي الكترون روبشي از نمونه¬ها، پس از غوطه وري بلند مدت در محلول شبيه¬سازي شده بدن، با وجود كاهش اندك در ميزان آپاتيت تشكيل شده بر سطح پوشش ذرات هسته-پوسته، اين پوشش همچنان داراي خاصيت زيست فعالي مي-باشد. علاوه براين نتايج نشان داد كه پوشش هسته-پوسته نه تنها از اتصال و گسترش سلول¬هاي MG63 پشتيباني مي¬كند، بلكه به دليل كنترل بيشتر تغييرات pH، تمايز سلول¬هاي استخواني را نيز افزايش مي¬دهد.

213300

مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

شيدا لباف، مهشيد خرازيها

بهروز شايق بروجني، علي اشرفي، رحمت اله عمادي

كيوان رئيسي، فخرالدين اشرفي زاده