ساخت و مشخصه يابي پوشش نانوكامپوزيتي بر پايه اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي/ هيدروكسي آپاتيت-پلي دوپامين بر آلياژ WE43 جهت كاربرد ارتوپدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد

دكتري

امروزه به علت مشكلات كاشتني¬هاي دائمي ارتوپدي نظير نياز به عمل¬هاي جراحي ثانويه، عفونت و التهاب¬هاي طولاني، كاشتني¬هاي تخريب¬پذير بر پايه منيزيم و آلياژهاي آن توسعه يافته¬اند. با وجود آن، جهت رفع چالش¬هايي نظير نرخ بالاي تخريب، سرعت پايين اتصال با بافت و نياز به تسريع رشد و بازسازي استخوان در اطراف آن، در اين پژوهش اصلاح سطح با كمك پوشش كامپوزيتي اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي/ هيدروكسي¬آپاتيت-پلي¬دوپامين پيشنهاد شد. ابتدا پوشش اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي با بررسي اثر پارامترهاي فركانس (5/0، 8/0 و 1 كيلوهرتز)، زمان پوشش¬دهي (5، 10 و 20 دقيقه) و سيكل¬هاي كاري (40-50، 20-50 و 40-70)، بر ميزان و اندازه تخلخل¬ها بررسي و نمونه ساخته شده با فركانس 8/0، زمان پوشش¬دهي 10 دقيقه و سيكل كاري 40-50 با تخلخل 5 و 3 ميكرومتر به‌عنوان نمونه بهينه انتخاب شد. از طرفي استفاده از پوشش¬هاي زيست¬فعال با مورفولوژي كنترل شده، پاسخ سيستم ايمني بدن به كاشتني را به گونه¬اي كنترل مي¬نمايد كه به بهبود استخوان¬سازي منجر خواهد شد؛ لذا پوشش هيدروكسي آپاتيت با مورفولوژي كنترل شده و صفحه¬اي با روش غوطه¬وري داغ روي پوشش بهينه حاصل از اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي نشانده شد و خواص آن با نمونه با پوشش هيدروكسي آپاتيت با مورفولوژي تصادفي مقايسه شد. نتايج، حاكي از بهبود عملكرد محافظت از خوردگي به ميزان 20 برابر و بهبود استحكام چسبندگي است. در ادامه، به علت عدم امكان دستيابي به پوشش هيدروكسي¬آپاتيت و پلي¬دوپامين به‌عنوان به طور هم¬زمان با روش غوطه‌وري داغ، روش رسوب¬دهي الكتريكي ايجاد و بررسي شد. جهت بهينه¬سازي و كنترل مورفولوژي پوشش هيدروكسي¬آپاتيت درعين‌حال كنترل تركيب پوشش و مقاومت به خوردگي، زمان¬هاي پوشش¬دهي 10، 20 و 30 دقيقه و غلظت¬هاي دوپامين هيدروكلرايد 1، 5/2 و 5 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر بررسي شد و نمونه بهينه در زمان پوشش¬دهي 20 دقيقه و غلظت دوپامين 1 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر به دست آمد. مقاومت لايه خودترميم‌شونده در محلول بافر فسفاتي در 37 درجه در اين نمونه در روز 21 نسبت به در روز 1 افزايشي 195 برابري داشت. همچنين ميزان آزادسازي هيدروژن پس از 7 روز در اين نمونه در مقايسه با نمونه بدون پوشش به ميزان 85 درصد و در مقايسه با پوشش اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي به ميزان 37 درصد كاهش يافت. نتايج، بهبود معني¬دار زيست¬فعالي و مقاومت چسبندگي پوشش به علت حضور پلي¬دوپامين با گروه¬هاي عاملي هيدروكسيل و آمين و زيست چسبي مناسب نسبت به نمونه داراي هيدروكسي¬آپاتيت به‌تنهايي را در برداشت. در مجموع پوشش اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي/ هيدروكسي¬آپاتيت-پلي¬دوپامين منجر به خودترميم¬شوندگي، كنترل نرخ تخريب و آزادسازي هيدروژني و در عين حال بهبود استخوان¬سازي شد. از طرفي نتايج چسبندگي سلولي و زنده¬ماني سلولي در روز سوم مربوط به نمونه با پوشش اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي/ هيدروكسي¬آپاتيت-پلي¬دوپامين، حاكي از اختلاف معنادار و زنده¬ماني تا 158% نسبت به نمونه¬هاي با پوشش اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي/ هيدروكسي¬آپاتيت و اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي و زيرلايه به علت تقليد زيستي مورفولوژي آپاتيت¬ زيستي و حضور گروه¬هاي عاملي آمين و كربوكسيل است. از طرفي نتايج بررسي پاسخ سيستم ايمني بيانگر افزايش بيان ژن¬هاي ضدالتهابي BMP2 و TGF-β و تبديل بيشتر ماكروفاژهاي نوع 1 به نوع 2 به دنبال بهره¬گيري از كنترل مورفولوژي و افزودن پلي¬دوپامين به تركيب پوشش است قابليت پوشش اكسيداسيون پلاسماي الكتروليتي/ هيدروكسي¬آپاتيت-پلي¬دوپامين براي كنترل پاسخ سيستم ايمني در كنار خواص خودترميم¬شوندگي اين پوشش را به‌عنوان گزينه¬اي براي پوشش كاشتني¬هاي ستون فقرات مناسب مي¬سازد.

221761

مهندسي پزشكي/بيومتريال

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان