در سالهای اخیر برخی از سرامیک های شامل منیزیم و سیلیسیم در توسعه مواد کاشتنی استخوانی مورد توجه قرار گرفته اند. فورستریت از جمله این مواد بوده که اخیراً به عنوان یک بیوسرامیک مطرح شده است. علاوه بر این، نانوپودرفورستریت رفتار زیستی بهتری در مقایسه با فورستریت میکرونی نشان داده است. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی پودر نانوساختار فورستریت به روش فعال سازی مکانیکی و ارزیابی خواص زیستی آن بود. مواد اولیه مورد استفاده در این تحقیق شامل پودر تالک، کربنات منیزیم، اکسید منیزیم، آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بود. از پودرهای آمونیوم فلورید و آمونیوم کلرید به عنوان عوامل تسریع کننده فرایند استفاده شد. مواد اولیه با نسبت مولی منطبق بر ترکیب فورستریت آسیاکاری شده و سپس تحت عملیات آنیل قرار گرفت. تأثیر عوامل مختلف از جمله زمان فعال سازی، دمای عملیات حرارتی، زمان عملیات حرارتی، استفاده از پودرهای اولیه کلسینه شده و پودرهای آمونیوم فلوراید و آمونیوم کلراید بر ساختار فازی و اندازه کریستالیت های پودر تولیدی بررسی شد. از تکنیک های مختلفی برای ارزیابی و مشخصه یابی محصولات تولیدی استفاده شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی و تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب بدست آمده و از آنالیز حرارتی همزمان (sta) برای ارزیابی حرارتی محصول تولیدی استفاده شد. به منظور بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات و آگلومره های پودرهای اولیه و تولیدی از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. همچنین مورفولوژی و اندازه کریستالیت های پودر فورستریت نانوساختار به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) ارزیابی شد. همچنین توزیع اندازه ذرات پودر فورستریت تولیدی به کمک آزمون پراکنش دینامیکی نور (dls) ارزیابی شد. بمنظور بررسی میزان تخریب پذیری، پودر فورستریت نانوساختار تولید شده به صورت قرص درآمده و به مدت چهار هفته در محلول رینگر قرارداده شد. همچنین خواص زیست فعالی پودر نانوساختار فورستریت تولید شده پس از قرص زنی با قراردادن در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به مدت چهار هفته ارزیابی شد. طیف سنج مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) برای ارزیابی بنیان های موجود در سطح نمونه های غوطه ور شده در محلول شبیه سازی شده بدن مورد استفاده قرار گرفت. مورفولوژی و چگونگی رسوبات آپاتیت در سطح نمونه ها با روش میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی شد. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) جهت بررسی آپاتیت های تشکیل شده مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از طیف سنج جذب اتمی (aas) برای بررسی رهایش یونی نمونه ها و تأییدی بر تشکیل رسوبات آپاتیت، استفاده شد. با توجه به آزمون های صورت گرفته و نیز بررسی ترمودینامیکی سیستم، مکانیزم هایی جهت توضیح واکنش های صورت گرفته حین تشکیل پودر نانوساختار فورستریت به روش های مختلف، به عنوان فرضیه مطرح شد. نتایج نشان داد که بدون حضور یون های فلوئور و کلر، پودر تک فاز نانوساختار فورستریت پس از 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای اکسید منیزیم و تالک و یک ساعت عملیات حرارتی بعدی در 1000 درجه سانتی گراد با اندازه کریستالیت های 40 نانومتر حاصل می گردد. همچنین پودر فورستریت نانوساختار با 10 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات منیزیم و تالک و 10 دقیقه عملیات حرارتی بعدی در 1000 درجه سانتی گراد با اندازه کریستالیت های 30 نانومتر حاصل شد. حضور یون های فلوئور و کلر سبب کاهش زمان فعال سازی مکانیکی و زمان عملیات حرارتی شد. در مقابل اندازه کریستالیت های بدست آمده در نتیجه تغییر مکانیزم تشکیل فورستریت افزایش یافت. پودر فورستریت نانوساختار پس از 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات منیزیم و تالک و اضافه کردن آمونیوم فلوراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و یک ساعت عملیات حرارتی در 1000 درجه سانتیگراد با اندازه کریستالیت های 53 نانومتر بدست آمد. نیز فورستریت نانوساختار پس از 5 ساعت فعال سازی مکانیکی پودرهای کربنات منیزیم و تالک و اضافه کردن آمونیوم کلراید و مخلوط کردن آن ها برای 5 دقیقه توسط آسیا گلوله ای و دو دقیقه عملیات حرارتی در 1000 درجه سانتیگراد حاصل شد. نتایج بدست آمده از آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده نشان داد که نانوپودر فورستریت بر خلاف فورستریت میکرونی، کاملاً زیست فعال بوده و به خوبی قابلیت تشکیل آپاتیت در محلول شبیه سازی شده بدن را دارد. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن است که پودر فورستریت نانوساختار زیست فعال بوده و می تواند به عنوان یک ماده زیستی در مصارف پزشکی از جمله پر کردن عیوب استخوانی و مصارف تحت بار به کار رود.

با وجود زیست فعالی قابل توجه بیوسرامیک هایی مثل شیشه زیست فعال و هیدروکسی آپاتیت، کاربرد آن ها به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود است. این مشکل می تواند از طریق ساخت کامپوزیت با سایر سرامیک ها مثل فورستریت بر طرف شود. در این تحقیق نانو پودر و پوشش نانوساختار کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال به روش سل-ژل تهیه و مشخصه یابی شد. به منظور استفاده هر چه بیشتر از پودر کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال، از آن در تهیه داربست استفاده شد. بدین منظور داربست هایی متشکل از پلیمر پلی لاکتیک اسید به عنوان زمینه و نانوپودر کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال به عنوان تقویت کننده به روش لیچینگ ذره ای/ریخته گری حلال ساخته شد. مطالعات جهت بررسی تاثیر تقویت کننده افزوده شده انجام شد. به منظور تهیه نانو پودر و پوشش کامپوزیت سه تایی، سل هیدروکسی آپاتیت تهیه و نانو پودر فورستریت و نانو پودر شیشه زیست فعال هر کدام به میزان ده درصد وزنی محلول به آن افزوده شد. سل حاصل در دمای محیط به مدت 24 ساعت به کمک همزن مغناطیسی همزده شد. سپس، ژل به دست آمده در دمای 80 درجه سانتی گراد تحت عملیات خشک کردن قرار گرفت و پس از پیرسازی در کوره تا دمای از پیش تعیین شده عملیات حرارتی شد. روندی مشابه در تهیه پوشش های نانو ساختار کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال صورت گرفت و زیر لایه های از جنس فولاد زنگ نزن 316 ال به روش غوطه وری پوشش دهی شدند. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتوی ایکس و طیف سنجی جذب اتمی برای مشخصه یابی پودر، پوشش و داربست تهیه شده استفاده شد. نتایج موید آن بود که دمای مناسب به منظور عملیات حرارتی پودر و پوشش کامپوزیت سه تایی و جلوگیری از ایجاد فازهای ثانویه اضافی 600 درجه سانتی گراد است. اندازه کریستال جزء هیدروکسی آپاتیت در پودر تهیه شده که با روش شرر تعیین شد، کمتر از 100 نانومتر بود که این نتایج با مطالعات میکروسکوپ الکترونی عبوری مطابقت داشت. نتایج، وجود گروه های عاملی اصلی سازنده نانوپودر کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال را تائید کرد. پوششی یکنواخت، هموژن، عاری از ترک و چسبنده با ضخامتی حدود 25 میکرومتر قابل حصول بود. ارزیابی زیست فعالی با غوطه وری پودر و پوشش به درون محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به مدت زمان های مشخص انجام شد و تشکیل آپاتیت بر سطح نانوپودر و پوشش به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و ارزیابی غلظت کلسیم و فسفر تائید شد. خواص مکانیکی پوشش به منظور ارزیابی تاثیر نانوپودر فورستریت به کمک آزمون دندانه گذاری نانو انجام شد. نتایج ارزیابی خواص مکانیکی دلالت بر افزایش خواص مکانیکی پوشش مثل سختی، ضریب کشسانی و چقرمگی شکست با افزایش میزان نانوپودر فورستریت بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) حاکی از تشکیل داربست هایی مناسب با تخلخل هایی تقریباً برابر با 100 میکرومتر با توزیع یکنواخت به منظور رشد و تکثیر سلولی با افزودن مقدار نانوپودر کامپوزیتی به عنوان تقویت کننده تا کمتر از 50 درصد وزنی بود. افزایش مقدار تقویت کننده سبب کاهش میزان تخلخل شد. دستاوردهای پژوهش حاضر موید آن است که پودر و پوشش کامپوزیت سه تایی هیدروکسی آپاتیت-فورستریت-شیشه زیست فعال مشخصات امید بخشی را در جهت استفاده برای کاربردهای پزشکی نشان می دهند و به ویژه انتخاب مناسبی در تهیه داربست ها خواهند بود.

در ساختار بافت استخوان یون هایی چونna+1 ،k+1 ، mg+2 ، co3-2 وf-1 وجود دارندکه در این بین mg+2 و f-1 از جمله تاثیرگذارترین یون ها بر رفتار و خواص بخش معدنی استخوان هستند.کلسیم هیدروکسی آپاتیت یکی از پرمصرف ترین کلسیم فسفات ها در ساخت و تولید کاشتنی بدن است که شبیه ترین ماده به بخش معدنی استخوان می باشد. همه خواص هیدروکسی آپاتیت از جمله زیست فعالی، زیست سازگاری، میزان انحلال و خواص جذبی آن می تواند در یک دامنه وسیع از راه تغییر ترکیب توسط جانشینی یونی اصلاح شود. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت بود. نانوپودر منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت با صفر ، 5/2، 5، 5/7 و 10 درصد جایگزینی یون منیزیم و 100 درصد جایگزینی یون فلوئور در ساختار به روش سل- ژل تولید شد. نانوپودر منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت با صفر، 5، 10، 15 و 20 درصد جایگزینی یون منیزیم و 100 درصد جایگزینی یون فلوئور در ساختار به روش آسیاکاری پرانرژی تولید شد. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب محصول تولیدی استفاده شد. به منظور بررسی شکل و توزیع اندازه ذرات پودر نانومتری از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و نیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و از طیف سنجی فرو سرخ با تبدیل فوریه (ftir) برای آنالیز گروه های عامل موجود در پودر حاصل استفاده گردید. برای تعیین مقدار منیزیم جایگزین شده در ساختار منیزیم فلوئور آپاتیت از یون سنجی به روش طیف سنجی جذب اتمی (aas) استفاده شد. به منظور ارزیابی رفتار زیست فعالی، منیزیم فلوئور آپاتیت تولید شده به روش سل- ژل به مدت چهار هفته در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf)، غوطه ور گردید. تاثیر حضور یون منیزیم بر زیست اضمحلالی و زیست فعالی پودر تولیدی از طریق اندازه گیری تغییرات غلظت یون های کلسیم، فسفر و منیزیم در محلول شبیه سازی شده بدن انسان در زمان های مختلف غوطه وری بررسی شد. از طیف سنجی فرو سرخ با تبدیل فوریه (ftir) برای بررسی تغییرات گروه های عامل موجود در پودر، قبل و بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) استفاده گردید. تشکیل آپاتیت بر سطح نمونه ها از طریق مطالعه با میکروسکوپ الکترونی روبشی، بررسی شد. به علاوه، پوشش نانوساختار منیزیم فلوئورآپاتیت بر زیرلایه فولاد زنگ نزن به روش سل- ژل ایجاد و مشخصه یابی شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس (xrd) به همراه طیف سنجی فرو سرخ با تبدیل فوریه (ftir) نشان داد که پودر منیزیم فلوئورآپاتیت خالص به دو روش سل- ژل و آسیاکاری پر انرژی تولید شدند. جایگزینی منیزیم در ساختار فلوئورآپاتیت به دو روش سل- ژل و آسیاکاری پرانرژی، تاثیرات متفاوتی در میزان بلورینگی و میزان آگلومره شدن ذرات پودر تولیدی داشت. به عبارت دیگر، خواص پودر منیزیم فلوئورآپاتیت تولیدی بستگی به نوع روش تولید داشت. آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) نشان داد که اندازه ذرات پودر تولیدی به روش سل- ژل بین 30 تا 100 نانومتر است. نتایج حاصل از بررسی زیست اضمحلالی و زیست فعالی پودرهای منیزیم فلوئورآپاتیت نشان داد که با افزایش جایگزینی منیزیم در ساختار فلوئورآپاتیت، انحلال نمونه ها و جذب یون های کلسیم بر روی سطوح نمونه ها به طور هم زمان افزایش می یابد. در نتیجه، مشخص شد که جایگزینی منیزیم، زیست فعالی فلوئور آپاتیت را بهبود می بخشد و زیست فعالی پودر متناسب با مقدار منیزیم جایگزین شده است به طوری که با افزایش مقدار منیزیم، زیست فعالی بهبود بیشتری می یابد. افزایش زیست فعالی در اثر افزایش جایگزینی منیزیم در ساختار فلوئورآپاتیت برای نمونه های پوشش داده شده هم مشاهده شد.

در تحقیق حاضر به تحلیل ژئومورفولوژیکی مکان گزینی مراکز نظامی موجود در دامنه های غربی کوهستان سهند پرداخته شد. این مناطق شامل پادگان پیاده مکانیزه لشگر 21 حمزهء سید الشهداء نیروی زمینی ارتش واقع در شهر تبریز ،مرکز آموزش 3 عجب شیرو گروه 11 توپخانه مراغه و سایر مراکز نظامی موجود در محدوده مورد مطالعه می باشد. با تدوین پرسشنامه به روش پیمایشی نظرات متخصصان نظامی و ژئومورفولوژی درباره عوامل موثر درمکان گزینی مراکز نظامی تعیین گردید. پس از برداشت نقاط زمینی و جمع آوری و تنظیم داده های مکانی رقومی شده از روی نقشه های موجود، پایگاه داده ها در نرم افزار arc gis ایجاد گردید. وزن دهی داده ها با استفاده از روش ahp انجام شد. هدف از این پژوهش ایجاد نقشه ای بود که مناطق مناسب برای احداث مراکز نظامی را مشخص نماید.

در این تحقیق نانو ذرات اکسید آهن با روش سل ژل با بکار بردن نمک آهن 9 آبه fe(no3)3.9h2o ،اتانل با خلوص بسیار بالا و پروپیلن اکساید به عنوان عامل ژلاسیون سنتز شدند، سپس ژل حاصل شده با اتانل خالص به وسیله سوکسله به مدت 4 روز شستشو داده شد. بعد ژلهای حاصله به مدت 6 روز در آون خلا در دمای 70 درجه سانتیگراد خشک شدند. بر روی پودر حاصله آزمایشات sem، tem، edx، ftir، bet وآنالیز حرارتی انجام شد، که با انجام این آزمایشات حضور آب ،اکسید آهن آمورف?- fe2o3، fe(oh)3، -feo(oh) ? و مقداری fe2o3 - ? نیز تائید می شود. این ذرات کروی شکل هستند. به دلیل فعالیت و سطح مقطع بسیار بالا ،تمایل شدیدی به کلوخه ای شدن دارند. سپس مقداری از این نانو ذرات در دمای 410 درجه سانتیگراد کلسینه شدند. این کار جهت بالا بردن خلوص اکسیدایزر انجام شدکه با این کار اندازه ذرات درشتتر میشود . در این حالت خلوص نانو اکسید سنتز شده مطابق تستهای آنالیز حرارتی حدود 96% است و ترکیب بیشتر شامل fe2o3 -? می باشد. مقداری نانو اکسید نیز در دمای 120 درجه سانتیگراد خشک شده، این کار برای خروج تنها آبهای پیوندی که در ذات روش سل ژل هستند، انجام شد. در این حالت پودر حاصل شده دارای ذراتی کوچکتر از اکسیدایزر410 درجه سانتیگراد هستند، ولی ناخالصیهای بیشتری نسبت به آن دارد و ترکیب بیشتر شامل fe2o3-? است. درشتتر شدن ذرات با افزایش دما، از طریق تست bet اثبات میگردد. خلوص نانو اکسید سنتز شده در دمای 120 درجه سانتیگراد حدود 79% می باشد. این دو نوع نانو اکسید با نانو ذرات آلومینیم با اندازه ذرات حدود 100 نانومتر از طریق اولتراسونیک پراب دار به مدت 60 ثانیه در نرمال هگزان مخلوط شدند و با این دو نوع اکسیدایزر(نانو اکسید آهن)سه حالت نسبت استوکیومتری، سوخت کمی غنی و سوخت غنی تهیه و بررسی شد.آزمایشات sem، tem، dta وxrd جهت بررسی نحوه پراکنده شدن ، مورفولوژی و سایز ذرات ،دمای واکنش و محصولات نهائی واکنش انجام شد. همینطور نانو کامپوزیتهائی با سوخت دوسایزی میکرو ونانوآلومینیم سنتز و بررسی شد. بر روی کلیه کامپوزیتهای سنتز شده ،آزمون semانجام شد که مشخص میشود کامپوزیتی که سوختش 100% نانو باشد بهتر و یکنواختتر در همدیگر پراکنده میشوند ، نسبت به وقتی که سوخت با سایز میکرون نیز موجود باشد. همینطور ذرات نانو اکسید آهن که در دماهای 120 و 410 درجه سانتیگراد حرارت دیدند، ساختارشان از آمورف کروی به کریستالهای مکعبی و گوشه دار تغییر میکند، که در تصویر sem نانو کامپوزیت مشخص هستند. با انجام تست tem ،که از ساختار داخل نمونه عکس گرفته میشود، مشخص میگرددکه سایز ذرات سنتزشده در دمای 120 درجه سانتیگراد ، زیر nm 200 هستند و در اثر حرارت دهی این ذرات تجمع میکنند و توده هائی با شکلهای مکعبی و گوشه دار را تشکیل میدهند. با آزمون dta ، مشخص میشود دمای واکنش نانو آلومینیم با اکسیدایزر بین 600-500 درجه سانتیگراداست وبا انجام تست xrd محصولات اصلی واکنش، آهن و اکسید آلومینیم ارزیابی میشوند. با انجام تست آتشزائی و طول شعله حاصل شده ، مشخص میگردد که کامپوزیتهائی با سوخت کمی غنی طول شعله بیشتر و سرعت سوزش بالاتری دارند. و در مورد کامپوزیتهائی با سوخت دو سایزی هر چه درصد نانو آلومینیم در سوخت بیشتر میشود،سرعت سوزش افزایش می یابد.

در سال های اخیر برای شبیه سازی و مدل کردن بیومواد متخلخل نانوساختار برای بازسازی بافت استخوانی تلاش های زیادی انجام شده است. این تلاش ها در راستای یافتن مکانیزم تغییر شکل در استخوان و در نتیجه دسترسی به مواد با قابلیت بالاتر برای جایگزینی بافت استخوانی است. با توجه به این که یکی از مکانیزم های پیشنهادی برای تغییر شکل در استخوان بر پایه ی خواص پیزوالکتریک آن است، به نظر می رسد که استفاده از مواد پیزوالکتریک به عنوان گزینه ای برای استفاده در کاشتنی های بدن، دارای امتیازات منحصر به فردی باشد. بنابراین، سرامیک تیتانات باریم (batio3) با داشتن خواص پیزوالکتریک مطلوب، دمای کوری حدود 125 درجه سانتی گراد و مشاهدات آزمایشگاهی مبنی بر غیر سمی بودن آن در بدن، به عنوان کاندیدی برای جایگزینی و شبیه-سازی عملکرد بافت استخوانی، مطرح شده است. در این تحقیق با استفاده از سرامیک تیتانات باریم به عنوان یک سرامیک پیزوالکتریک و ایجاد تخلخل در آن و پوشش دهی هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار بر روی آن، کامپوزیتی برای جایگزینی و شبیه-سازی عملکرد بافت استخوانی طراحی شد. در استفاده از تیتانات باریم به عنوان جایگزینی برای بافت استخوانی، برای رسیدن به خواص زیست سازگاری مطلوب تر و شبیه سازی آپاتیت زیستی نانوساختار موجود در استخوان طبیعی بدن، از هیدروکسی آپاتیت که به دلیل شباهت با بخش معدنی استخوان، پاسخ های بسیار مطلوبی را در پیوند با استخوان از خود نشان می دهد، به صورت پوشش نانو ساختار استفاده شد. نانو پودر تیتانات باریم استفاده شده در این تحقیق برای ساخت فوم متخلخل به روش سل- ژل تولید شد. فوم -تیتانات باریم با استفاده از پودر تهیه شده و به روش متخلخل سازی مستقیم توسط پلیمر پلی یورتان ساخته شد. پوشش دهی نانو ساختار هیدروکسی آپاتیت بر روی فوم متخلخل به روش غوطه وری و به کمک سل هیدروکسی آپاتیت انجام گرفت. پس از تهیه ی نمونه های تیتانات باریم متخلخل با پوشش هیدروکسی آپاتیت نانوساختار، نمونه ها قطبیده نیز شدند. قطبیده کردن نمونه ها توسط الکترودگذاری با چسب رسانای آلومینیوم و تحت تأثیر میدان الکتریکی بین 2 تا 3 کیلوولت بر میلی متر انجام گرفت. پس از آماده سازی نمونه های متخلخل/فشرده، همراه با پوشش هیدروکسی آپاتیت/بدون پوشش هیدروکسی آپاتیت، قطبیده/غیر قطبیده و تحت تنش/بدون تنش، به مدت یک ماه در محلول شبیه سازی شده ی بدن قرار گرفته و تأثیر متخلخل سازی، پوشش دهی، ایجاد قطبش و اعمال تنش بر روی میزان معدنی شدن کلسیم فسفات بر روی نمونه ها بررسی شد. رفتار مکانیکی نمونه های تهیه شده نیز به کمک آزمون فشار تک محوری، بررسی شده و توسط مدل ماده ی فوم شکست پذیر در نرم افزارabaqus مدل سازی شد. نتایج تصاویر حاصل از آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داد که ابعاد ذرات پودر تیتانات باریم ساخته شده بین 70 تا 100 نانومتر است. الگوی پراش پرتو ایکس فوم تیتانات باریم پوشش دهی شده ساختار هیدروکسی آپاتیت پوشش موجود بر روی فوم را تأیید کرد و به کمک این الگو و توسط رابطه ی شرر، اندازه ی کریستال های هیدروکسی آپاتیت پوشش دهی شده بر روی نمونه ی متخلخل تیتانات باریم محاسبه و در محدوده ی 20 تا 30 نانومتر برآورد شد. نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه ها بعد از آزمون غوطه وری در محلول شبیه-سازی شده ی بدن شکل گیری آپاتیت شبه استخوانی بر روی نمونه های متخلخل همراه با پوشش هیدروکسی آپاتیت را نشان داد. این در حالی است که بر روی نمونه های بدون پوشش و حتی در نمونه های غیر متخخل با وجود پوشش هیدروکسی آپاتیت، معدنی شدن کلسیم فسفات به صورت بسیار ناچیزی اتفاق افتاده است. این مسأله تأثیر متخلخل سازی و پوشش دهی بر روی رفتار زیستی ماده را به خوبی نشان داد. علاوه بر این، بررسی روند تغییرات غلظت یون های کلسیم و فسفات که توسط آنالیزآنالیز پلاسمای جفت شده القایی انجام شد، نشان داد که ایجاد قطبش و اعمال تنش نیز بر معدنی شدن کلسیم فسفات بر روی نمونه ها تأثیر داشته است به گونه ای که میزان شکل گیری کلسیم فسفات در نمونه های قطبیده شده بیشتر از نمونه های قطبیده نشده و در نمونه های قطبیده شده ی تحت تنش بیشتر از نمونه های بدون تنش است. این آزمایش می تواند تأییدی بر تئوری تأثیر خواص پیزوالکتریک در مکانیزم تغییر شکل استخوان نیز باشد. پاسخ های به دست آمده از مدل سازی فوم تیتانات باریم توسط مدل ماده ی فوم شکست پذیر در نرم افزارabaqus، هم خوانی مطلوبی با پاسخ های به دست آمده از آزمون های تجربی انجام شده داشت. برای تأیید بیشتر مدل، رفتار ماده در بارگذاری، باربرداری متناوب نیز بررسی شد و نشان داده شد که مدل مکانیکی ساخته شده توانایی پیش بینی این نوع رفتار در این ماده را نیز دارد.

در این تحقیق، مطالعات و کارهای عملی انجام شده در مورد تهیه و ارزیابی داربست کامپوزیتی پلی لاکتیک-کو-گلایکولیک اسید/نانو فسفات کلسیم دوفازی (plga/nano-bcp) برای مهندسی بافت استخوان ارایه گردیده است. ابتدا، تحقیقات سایر محققین در رابطه با داربست های مختلف نانوکامپوزیتی در مهندسی بافت استخوان، بررسی شد. سپس در قسمت کارهای عملی، فرایند تولید nano-bcp (nbcp) از استخوان و زیست فعالی آنها در محلول sbf بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که با عملیات سوزاندن و حرارت دادن (700 تا ?c1300) استخوان غوطه ور شده در محلول دی آمونیوم هیدروژن فسفات ((nh4)2hpo4)، هیدروکسی آپاتیت استخوان به دو فاز ha و ?-tcp تبدیل می شود. با افزایش دمای عملیات حرارتی میزان فاز ?-tcp در نمونه ها افزایش می یابد به گونه ای که نمونه های استخوان در دمای ?c 1300 تماماً به ?-tcp تبدیل می شوند. تصاویر sem و آنالیز های eds و xrd نشان داد که لایه آپاتیت در محلول sbf روی سطح نمونه های nbcp به طور کامل پس از 28 روز ایجاد شده و دارای ترکیب هیدروکسی آپاتیت است. بررسی های سمیت سلولی عصاره پودر نانو bcp نشان داد که ترکیبات nbcp سمیتی از خود نشان نمی دهند، ضمن اینکه میزان تکثیر سلول ها برای ترکیب nbcp در مقایسه با ترکیب nha استخوانی بیشتر است. در ادامه این تحقیق، داربست های پلیمری plga و کامپوزیتی plga/nano-bcp به منظور بررسی و مقایسه با یکدیگر جهت استفاده در مهندسی بافت استخوان توسط روش جدایش فازی با القای حرارتی (tips) ساخته شدند. داربست های ساخته شده دارای تخلخلی بیش از 89% هستند و اندازه میانگین تخلخل ها حدود 60 تا 150 میکرومتر است. یافته ها نشان می دهد که داربست های کامپوزیتی plga/nbcp با 30 درصد وزنی ذرات nbcp، از استحکام تسلیم (02/0±54/0مگاپاسکال) بالاتری نسبت به سایر داربست ها برخوردار بودند؛ با افزودن ذرات nbcp تا 30 درصد وزنی به زمینه پلیمری plga توزیع یکنواخت تر ذرات و میزان آگلومره شدن کم تر نسبت به داربست های کامپوزیتی با 40 و 50 درصد وزنی ذرات nbcp مشاهده می شود. مدول الاستیک داربست ها با افزایش درصد ذرات در زمینه پلیمری افزایش یافته است به گونه ای که مدول الاستیک داربست کامپوزیتی plga-50 wt% nbcp (83/0±83/14مگاپاسکال) حدود 7/8 برابر بیشتر از داربست پلیمری plga است. نتایج حاصل از تخریب نشان داد که داربست های کامپوزیتی از میزان کاهش وزن بیشتری نسبت به داربست های پلیمری خالص برخوردارند و با افزایش مقدار ذرات nbcp در داربست های کامپوزیتی، میزان کاهش وزن افزایش می یابد. با کاهش وزن داربست ها، استحکام تسلیم و مدول الاستیک داربست ها پس از 8 هفته غوطه وری در محلول pbs به مقدار بسیار ناچیزی رسید و داربست ها به راحتی دچار شکست و پارگی شدند. همچنین آزمون mts نشان داد که میزان بقا و تکثیر سلول های فایبروبلاست l-929 و استئوبلاست mg-63 روی داربست های کامپوزیتی در مقایسه با داربست های پلیمری بیشتر است. جزء تقویت کننده nbcp از 30 تا 50 درصد وزنی در داربست های کامپوزیتی سبب بهتر شدن رفتار سلولی به طور قابل ملاحظه ای شده و می تواند شرایط لازم را برای ترمیم بافت آسیب دیده استخوان فراهم کند. با توجه به آزمون های انجام گرفته می توان گفت که از میان همه ی داربست های پلیمری و کامپوزیتی، داربست کامپوزیتی plga/nbcp با 30 درصد وزنی ذرات nbcp از خواص مکانیکی، تخریب پذیری و رفتار سلولی مناسب تری نسبت به سایر داربست ها برخوردار است.

ترکیبات پودر قالب در ریخته گری پیوسته فولاد استفاده می شوند. پودر های قالب را بر روی مذاب درون قالب اضافه می کنند. دو نقش مهم پودر قالب روانسازی رشته فولاد منجمد شده و کنترل هدایت حرارتی بین قالب آب گرد و فولاد مذاب می باشد. همچنین از پودرهای قالب برای جلوگیری از اتلاف حرارت و اکسیداسیون مجدد فولاد مذاب استفاده می شود. در فرآیندهای ریخته گری پیوسته، برای حفظ سلامت سطح و کاهش ترکهای سطحی شمش ریخته گری مطلوب است که شار حرارت کنترل شود که عمدتا اینکار توسط پودر قالب کنترل می شود. به طور کلی ترکیب پایه پودر قالب cao-sio2-al2o3-na2o-caf2 می باشد، که مقدار al2o3 آن کم می باشد. در عصر جدید که انسانها به محیط زیست خود اهمیت بیشتری می دهند، استفاده از پودرهای قالب فلوئور دار به دلایل صدمه زدن به محیط زیست، آسیب رساندن به سلامت انسان هایی که در تماس با این پودر ها هستندو خوردگی ماشین آلات ریخته گری مداوم مخصوصا نازل آن، محدودتر شده است. در تحقیق حاضر سعی شده تا با استفاده از اکسید های جایگزین مانند tio2 و b2o3 به جای caf2 پودرهای قالبی ساخته شود و با بررسی اثر پارامترهای بازیسیته، درصد tio2 وb2o3 بر روی ویسکوزیته و انتقال حرارت نمونه ها گامی در جهت این هدف برداشته شود. به همین منظور ترکیبهای متفاوتی از پودر های قالب بدون فلوئور آماده شد و بوسیله دستگاهی که جهت اندازه گیری انتقال حرارت طراحی وساخته شد، مقدار شار حرارتی انتقال یافته توسط هر یک از نمونه ها اندازه گیری گردید. همچنین خواص جریان یابی نمونه ها بررسی گردید. ریزساختار سرباره های شکل گرفته در هنگام آزمایش بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت و رابطه بین ریز ساختار و انتقال حرارت بررسی شد. همچنین فازهای تشکیل شده در مراحل مختلف در پودرهای قالب توسط پراش پرتو ایکس بررسی گردید.تحقیقات نشان داد که در نمونه های پودر قالب بدون فلوئور مورد تحقیق، فازهای کریستالی تشکیل شده پروسکایت و ولاستونیت بودند.باافزایش درصد tio2 در بازیسیته کمتر از 9/0، ویسکوزیته مذاب پودرهای قالب کاهش می یابدهمچنین باکاهش مقدار بازیسیته در پودرهای قالب بدون فلوئور مقدار فاز های کریستالی کاهش می یابد و به طور کلی در بازیسیته های 9/0 و کم تر از ان مقدار فاز کریستالی تشکیل شده به مراتب کمتر از نمونه ها حاوی فلوئور است.همین امر سبب افزایش شار حرارتی انتقال یافته می شود.

سیمان های فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی دو نوع سیمان دندانی پرسابقه در مصارف کلینیکی هستند. برای تولید این سیمان ها، پودر و مایع با نسبت مشخص مخلوط می شوند. با افزایش نسبت اختلاط پودر و مایع، استحکام سیمان فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی افزایش می یابد اما متعاقبا زمان گیرش کاهش می یابد که کاهش زمان گیرش برای کاربران سیمان های فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی ایجاد محدودیت می کند. هدف از پژوهش حاضر دست یابی به استحکام بالاتر و زمان گیرش طولانی ترسیمان های فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی با استفاده از ذرات تقویت کننده ای در نظر گرفته شد که از لحاظ شیمیایی با ساختار سیمان واکنش نمی کند. هم چنین برای پراکندگی بهینه ذرات در زمینه استفاده از نانو ذرات در نظر گرفته شد. با توجه به خاصیت زیست سازگاری اکسید آلومینیم و اکسید تیتانیم و همچنین عدم واکنش پذیری آن ها با پودر و مایع سیمان فسفات روی و سیمان پلی کربوکسیلات روی، از نانو ذرات این دو اکسید به عنوان تقویت کننده استفاده شد. برای ساخت پودر سیمان فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی، اکسید روی و اکسید منیزیم و اکسید سیلیسیم مخلوط و کلسینه شدند. مایع سیمان فسفات روی از اختلاط اسید اورتوفسفریک خالص و محلول اسید فسفریک و پودر فلز روی و پودر فلز آلومینیم به دست آمد. مایع سیمان پلی کربوکسیلات روی نیز از رقیق نمودن اسید پلی اکریلیک با وزن مولکولی بالا تهیه شد. نمونه های آزمون استحکام فشاری این سیمان ها در قالب های استوانه های به شعاع 4 میلی متر و ارتفاع 8 میلی متر تهیه شد. برای ساخت نمونه های کامپوزیت سیمان فسفات روی و سیمان پلی کربوکسیلات روی، با نانوذرات اکسید روی و اکسید تیتانیم، این ذرات قبل از اختلاط به پودر سیمان افزوده شده و سپس نمونه های ارزیابی استحکام ساخته شدند. در این پژوهش آزمون ضدباکتریایی نیز انجام شد. برای انجام این آزمون قرص هایی به قطر 7 میلی متر تهیه شد و تحت آزمون ضدباکتریایی نفوذ آگار قرار گرفت. برای بررسی خاصیت ضدباکتریایی به مقایسه قطر ناحیه پیشگیری از رشد و تکثیر باکتری بسنده شد. افزودن نانو ذرات اکسید آلومینیم باعث افزایش استحکام فشاری سیمان فسفات روی از 71/20 مگاپاسکال به 44/33 مگاپاسکال و استفاده از نانو ذرات اکسید تیتانیم باعث افزایش استحکام فشاری فسفات روی به مقدار45/32 مگاپاسکال بدون تغییر در زمان گیرش و ضخامت لایه این سیمان ها شد. همچنین افزودن نانو ذره اکسید آلومینیم باعث افزایش استحکام فشاری سیمان پلی کربوکسیلات روی از مقدار 17/19 مگاپاسکال به مقدار 96/57 مگاپاسکال و افزودن نانو ذرات اکسید تیتانیم باعث افزایش استحکام فشاری سیمان پلی کربوکسیلات روی به مقدار 38/43 مگاپاسکال بدون تغییر در زمان گیرش و ضخامت لایه سیمان پلی کربوکسیلات روی شد. نانو ذرات اکسید تیتانیم و اکسید آلومینیم باعث اضمحلال انرژی و توقف ترک های پیش رونده در ساختار شده و متعاقبا باعث افزایش استحکام فشاری سیمان های فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی شدند. همچنین استفاده از نانو ذرات اکسید تیتانیم باعث افزایش پایداری خواص ضدباکتریایی سیمان های فسفات روی و پلی کربوکسیلات روی در اثر تغییر مکانیزم ضدباکتریایی این سیمان ها شد.

استخراج فلز مولیبدن به دلیل و کاربرد آن در صنایع مختلف، اهمیت خاصی دارد. از آنجا که منابع مولیبدن محدود و کم عیار می باشند از روش های هیدرومتالورژی می توان برای استخراج آن کمک گرفت. یکی از فرایندهای مهم هیدرومتالورژیکی در استخراج فلزات نادر استخراج حلالی می باشد. این فرایند برای برخی فلزات نادر نظیر اورانیوم و پالادیوم اصلی ترین روش استخراج و برای فلزاتی دیگر مانند مس ونیکل نیز کاربرد دارد. در استخراج حلالی ابتدا یون های فلز مورد نظر توسط فاز آلی انتخاب شده و سپس درمرحله بازیابی فاز آلی بارارد شده در مرحله استخراج توسط حلال مناسب تخلیه می شود. این فرایند به منظور تغلیظ ، خالص سازی یا هردو مورد توجه می باشد. فاز آلی مورد نظر در این پژوهش، lix984n می باشد که بیشتر برای استخراج مس ونیکل مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج مطلوبی در استخراج و بازیابی این فلزات گزارش شده است. این فاز آلی از قدرت استخراج وانتخاب کنندگی بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر در ابتدا برای بهبود استخراج و کاهش ویسکوزیته، فاز آلی lix984n را با رقیق کننده کروزن(نفت سفید) به غلظت های مورد نظر رسانده شد. سپس پارامترهای ترمودینامیکی شامل ph، غلظت فاز آلی، دما و آنتالپی در مرحله استخراج، همچنین نمودار مک کیب استخراج و در مرحله بازیابی عوامل مختلف بازیابی و غلظت آنها مورد بررسی قرار گرفته شد. در مرحله استخراج، مقادیر ph در محدوده2/0- تا 3 انتخاب شد. نتایج نشان داد با افزایش ph در محدوده 2/0- تا 5/0 درصد استخراج افزایش یافته و مقدار بهینه استخراج در محدوده 5/0 تا 2 بدست آمد، در این محدوده، مقدار استخراج به 90% می رسد و در نهایت با افزایش ph از 2 تا 3 استخراج کاهش می یابد. علاوه بر این غلظت فاز آلی از 5 تا 30 % حجمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش غلظت فاز آلی تا غلظت 10% حجمی، استخراج افزایش یافته و با افزایش بیشتر غلظت، تغییرات محسوسی در استخراج صورت نمی گیرد. جهت بررسی تاثیر دما، تغییرات دماهای 30 تا 60 درجه سانتیگراد بر درصد استخراج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی تغییرات دما نشان می دهد که با افزایش دما استخراج افزایش یافته و بیشترین حد آن به 96% می رسد. علاوه بر این، با توجه به تغییرات دما، آنتالپی محاسبه شده 1/60 کیلوژول بر مول می باشدکه نشان دهنده گرماگیر بودن واکنش استخراج مولیبدن می باشد. برای بررسی تعداد مراحل استخراج، نمودار مک کیب در شرایط دمای ثابت 30 درجه سانتیگراد و نسبت فاز آلی به آبی 1:1 رسم شد. با بررسی نمودار مک کیب رسم شده، دو مرحله برای استخراج کامل مولیبدن با lix984n پیش بینی شد. در مرحله بازیابی مولیبدن، تاثیرعوامل مختلف نظیر آمونیوم، کربنات آمونیوم و کلرید آمونیوم و همچنین تاثیر تغییرات غلظت آنها بر بازیابی بررسی شد. در بین این عوامل، مخلوط آمونیوم وکربنات آمونیوم با غلظت 5/2 مولار، بیشترین مقدار بازیابی تا حد 85% ، حاصل شد. درنتیجه شرایط استخراج بهینه با مقادیر ph حدود 5/0 تا 2 حاصل می شود و در دومرحله استخراج مولیبدن کامل شد. برای بازیابی فاز آلی مخلوط آمونیوم و کربنات آمونیوم مناسب می باشد.

بتا تری کلسیم فسفات متخلخل به دلیل خواص ویژه ای از جمله تخریب پذیری در محیط بدن،ترکیب شیمیایی مشابه با استخوان طبیعی و زیست سازگاری بالا ماده ای مناسب برای جایگزینی استخوان است. همچنین فورستریت به دلیل دارا بودن خواص خوبی از جمله چقرمگی شکست خوب، جایگزین مناسبی برای هیدروکسی آپاتیت است. نانوسرامیک فورستریت در مقایسه با فورستریت میکرونی به دلیل بهبود خواصی مانند اندازه دانه، خیس شوندگی، انرژی سطحی و در نتیجه زیست فعالی می تواندجذب سلولی را در تقابل باپروتئین ها وسلول های استخوان ساز افزایش دهدوطول عمر بیشتری را برای کاشتنی تضمین کند. در این پژوهش فوم بیوسرامیک کامپوزیتی نانوساختار بتا تری کلسیم فسفات- فورستریت برای کاربردهای مهندسی بافت تولید شد. در این راستا پودر بتا تری کلسیم فسفات به روش سل-ژل و پودر فورستریت به روش فعال سازی مکانیکی تولید شد. در ادامه فوم های کامپوزیتی بتا تری کلسیم فسفات– فورستریت با مقادیر صفر، 5، 15 و 25 درصد وزنی فورستریت و با استفاده از روش قالب ریزی ژل تولید شد. آنالیز پراش پرتو ایکس (xrd) برای بررسی فازی و ساختاری فوم ها استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) برای بررسی مورفولوژی و اندازه تخلخل فوم ها استفاده گردید. برای تعببن اندازه دانه پودرهای اولیه و فوم های تولید شده از میکروسکوپ الکترونی عبوری(tem) استفاده شد. به منظور تعیین استحکام فوم ها از آزمون فشار استفاده گردید. برای بررسی زیست فعالی و زیست اضمحلالی فوم ها از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای بررسی تشکیل لایه آپاتیت در تخلخل ها استفاده گردید. آزمون طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی (icp-oes) برای بررسی مقدار آزاد شدن یون های کلسیم، فسفر و منیزیم و تعیین مقدار زیست اضمحلالی فوم ها در محلول شبیه سازی شده بدن مورد استفاده قرار گرفت. نتایج، تولید موفقیت آمیز فوم های نانوکامپوزیتی را تایید کرد. فوم های تولید شده دارای 70 تا 80 درصد تخلخل با اندازه متوسط 200 تا 600 میکرومتر و اندازه دانه حدود 60 نانومتر بودند. نتایج نشان داد با افزایش درصد فورستریت در فوم ها خواص مکانیکی فوم ها افزایش یافت و از 94/0 مگاپاسکال برای فوم خالص بتا تری کلسیم فسفات به حدود 77/1 مگاپاسکال برای فوم حاوی 25 درصد وزنی فورستریت رسید. نتایج آزمون زیست فعالی و زیست اضمحلالی نشان داد فوم های تولید شده زیست فعال هستند. در محلول شبیه سازی شده بدن روی سطح فوم ها آپاتیت شبه استخوان تشکیل شد. همچنین مشخص شد با تغییر نسبت بتاتری کلسیم فسفات به فورستریت در فوم ها می توان نرخ اضمحلال آن ها را در بدن کنترل نمود. با توجه به نتایج به دست آمده این فوم ها می توانندکاندید مناسبی برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان و حمل دارو باشند.

تیتانات کلسیم catio3 به دلیل دارا بودن خاصیت پیزو الکتریک و نیز خواص مکانیکی مطلوب، به عنوان بیوسرامیکی جدید برای کاربردهای ارتوپدی معرفی شده است. تیتانات کلسیم بیوسرامیکی است که در پیوستگی کاشتنی های استخوانی در جایگزینی کامل استخوان ران نقش موثری ایفا کرده است. وجود خواص بهتر مواد نانومتری نسبت به مواد میکرونی، متخصصان بیومواد را ترغیب نمود تا در ساخت مواد زیستی پزشکی از این ویژگی استفاده نمایند. به طور کلی سرامیک های نانوساختار عملکرد سلول های استخوان ساز را افزایش می دهد. هدف از اجرای این پژوهش تهیه پودر تیتانات کلسیم به دو روش سل- ژل و آلیاژسازی مکانیکی و سپس ساخت و مشخصه یابی تیتانات کلسیم بالک نانوساختار به منظور استفاده در کاربردهای پزشکی می باشد. در این پژوهش روش نوین تف جوشی دو مرحله ای به منظور جلوگیری از رشد بی رویه دانه ها در تیتانات کلسیم بالک نانوساختار در مرحله پایانی تف جوشی به کار گرفته شد. این روش شامل حرارت دادن تا دمای بالا(t1)، سریع سرد کردن تا دمای پایین تر(t2) و نگه داری در این دما به مدت زمان معین و به دنبال آن سرد کردن تا دمای اتاق می باشد. به منظور مطالعه و ارزیابی ساختار پودر و بالک تهیه شده تیتانات کلسیم از تکنیک های پراش پرتو ایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری(tem)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) به همراه سیستم آنالیز تفکیک انرژی پرتوی ایکس((eds ، استفاده شد. روند تغییرات استحکام فشاری، سختی و چقرمگی شکست بالک های تهیه شده تحت سیکل های مختلف تف جوشی دومرحله ای مورد ارزیابی قرار گرفت. خواص زیست فعالی بالک تیتانات کلسیم تهیه شده تحت سیکل بهینه تف جوشی با غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن بررسی شد. میزان سمیت و چسبندگی سلولی برای بالک تهیه شده از طریق سیکل بهینه تف جوشی دومرحله ای، مورد بررسی قرار گرفت . نتایج این تحقیق نشان داد برای به دست آوردن بالک نانو ساختار تیتانات کلسیم با چگالی (5/0±96 درصد چگالی تئوری) و اندازه دانه در ابعاد نانو(1±5 نانومتر)، دمای اولیه 1250 درجه سانتیگراد، دمای ثانویه 1150 درجه سانتیگراد و مدت زمان باقی ماندن در مرحله دوم 10 ساعت می باشد.. مشخص شد بالک تولید شده توسط سیکل بهینه تف جوشی دو مرحله ای دارای خواص زیست فعالی و زیست سازگاری مطلوب می باشد.

اگرچه هیدروکسی آپاتیت نانومتری ماده بسیار عالی برای پیوند استخوان است ولی چقرمگی شکست پایین آن، استفاده از آن را در کارهای ارتوپدی و به خصوص کاشتنی های تحت بار محدود کرده است. به همین دلیل کامپوزیت سازی، کاربرد آن را وسیع تر می کند. فورستریت در مقایسه با سایر بیو سرامیک ها، مانند شیشه زیست فعال، شیشه- سرامیک ها و هیدروکسی آپاتیت، خواص مکانیکی بالاتری دارد. پس می توان انتظار داشت که کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت در جهت بهبود خواص مکانیکی و زیست فعالی مفید باشد. هدف از این پژوهش تهیه و مشخصه یابی نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت به روش سل-ژل و بالک نانو ساختار از آن به روش زینترینگ دو مرحله ای است. نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت به روش سل- ژل تولید شد. سپس برای ایجاد ساختاری متراکم و چگال از کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت، با حفظ ویژگی های ساختار نانو، روش زینترینگ دو مرحله ای استفاده شد. با روش تاگوچی آزمایش طراحی شد و به کمک نرم افزار qualitek دمای ثانویه، زمان اولیه و زمان ثانویه بهینه شد. تاثیر دما و زمان زینترینگ بر چگالی، اندازه دانه، ساختار فازی و خواص مکانیکی بررسی شد. از روش های پراش پرتو ایکس (xrd)، آنالیز حرارتی افتراقی(tg,dta) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری(tem) به منظور مشخصه یابی نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت و بالک نانو ساختار چگال زینتر شده از نانو پودر تولیدی، استفاده شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه(ftir) و میکروسکوپ الکترونی روبشی به منظور ارزیابی خواص زیست فعالی بالک نانو ساختار چگال زینتر شده از نانو پودر کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت، استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به منظور ارزیابی مورفولوژی سلول های کشت شده در سطح بالک نانو ساختار زینتر شده استفاده شد. نتایج نشان داد که اندازه ذرات نانو پودر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت حدود 30 نانو متر و اندازه دانه های بالک نانو ساختار چگال زینتر شده به روش زینترینگ دو مرحله ای حدود 20 تا 50 نانومتر حاصل شده است. بیش ترین چگالی در دمای اولیه 1200 درجه سانتی گراد، دمای ثانویه 1100 درجه سانتی گراد، زمان اولیه 5 دقیقه و زمان ثانویه 25 ساعت، بدست آمد. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن حاکی از آن بود که بالک نانو ساختار زینتر شده از نانو پودر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت قابلیت تشکیل آپاتیت را در محلول شبیه سازی شده بدن دارد که نشان دهنده زیست فعالی آن است. نتایج آزمون کشت سلول نشان دهنده تاثیر عدم سمیت نانو پودر کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت بر سلول ها است. نتایج آزمون چسبندگی سلولی بر سطح بالک نانو ساختار زینتر شده، نشان دهنده چسبندگی و رشد سلول ها بر روی آن است. چگالی بالک زینتر شده به روش زینترینگ دو مرحله ای تحت شرایط بهینه 94% دانسیته تئوری بدست آمد. چقرمگی شکست بالک نانو ساختار چگال زینتر شده از کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- فورستریت بیش تر از هیدروکسی آپاتیت بدست آمد.

هدف پژوهش حاضر، بررسی مقاومت خوردگی و تریبوخوردگی فولاد زنگ نزن 316 ال با پوشش های رسوب فیزیکی بخار تیتانیوم/نیترید تیتانیوم و تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم در محلول رینگر بوده است. آزمون های مشخصه یابی سطح پس از فرایند رسوب دهی مقادیر سختی 2600 و 3770 ویکرز را به ترتیب برای پوشش های تیتانیوم/نیترید تیتانیوم و تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم با ساختار های مکعبی با وجوه مرکزدار همراه با جهت های ترجیحی مشابه (220) نشان دادند. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک کاهش 9 و 30 برابری را برای چگالی جریان خوردگی و افزایش 3 و2 برابری را برای پتانسیل شکست به ترتیب برای پوشش های تیتانیوم/نیترید تیتانیوم و تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم نسبت به زیرلایه نشان دادند. لایه میانی تیتانیومی با مسدود نمودن عیوب ساختاری پوشش های رویی از جمله حفره های سوزنی و تخلخل ها باعث افزایش مقاومت به خوردگی زیرلایه شده است. نتایج آزمون تریبوخوردگی در شرایط پتانسیل مدار باز کاهش افت پتانسیل بواسطه رفتار الکتروشیمیایی نجیب تر پوشش ها و همچنین کاهش جریان های آندی وکاتدی به دلیل سختی بالاتر و مقاومت الکتروشیمیایی بیشتر آن ها در آزمون های پتانسیواستاتیک آندی و کاتدی را نسبت به زیرلایه نشان داد، هرچند پوشش تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم نسبت به پوشش تیتانیوم/نیترید تیتانیوم رفتار مناسب تری را به دلیل سختی و مقاومت الکتروشیمیایی بیشتر اثبات نمود. همچنین ارزیابی نواحی شیار حاصل از آزمون های تریبوخوردگی کاهش عرض شیار را برای نمونه های پوشش دار مخصوصا پوشش تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم به دلیل سختی و مقاومت خوردگی بیشتر نشان داد. به علاوه کاهش جرم از دست رفته بواسطه اعمال پوشش های مذکور، به ویژه پوشش تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم نسبت به زیرلایه بدون پوشش توسط آزمون زبری سنجی اثبات شد. مشخص شد که پارامتر هم افزایی بین سایش و خوردگی تاثیر بسزایی در کاهش جرم نمونه های پوشش دار نسبت به نمونه فولاد زنگ نزن 316 ال داشته است، بطوری که این پارامتر برای نمونه فولاد زنگ نزن 316 ال و نمونه های پوشش دار تیتانیوم/نیترید تیتانیوم و تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم به ترتیب 43%، 5/77% و 8/78% از کل تخریب بوده است. این در حالی است که تخریب ناشی از فرایند مکانیکی به تنهایی، 57%، 22% و 21% از کل تخریب را برای نمونه های مذکور باعث شده است. با توجه به نتایج حاصل، اعمال پوشش های تیتانیوم/نیترید تیتانیوم و تیتانیوم/کربونیترید تیتانیوم تاثیر قابل توجهی در بهبود رفتار خوردگی و همچنین تریبوخوردگی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال به دلیل کاهش تخریب مکانیکی و انحلال آندی سطح داشتند.

در پژوهش حاضر تلاش بر آن است که با استفاده از پوششهای بیوسرامیکی فلوئورهیدروکسی آپاتیت با درصدهای متفاوت جایگزینی فلوئور روی زیرلایه آلیاژ پایه منیزیم 91 az به کمک فرایند سل- ژل و رسوب دهی الکتروفورتیک نرخ آزادسازی یونهای فلزی آلیاژ یادشده به ویژه منیزیم را به منظور کاربردهای اورتوپدی کنترل کرد. بدین منظور در مرحله نخست، پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت خالص روی نمونه های آلیاژ پایه منیزیم 91 az به روش سل-ژل اعمال شد. نمونه ها در این مرحله تحت دمای عملیات حرارتی 400 درجه سانتیگراد عملیات حرارتی شدند تا فرایند تکلیس (کلسینه کردن) آنها انجام گیرد. در گام دوم، عملیات سطحی آلیاژ پایه منیزیم 91 az با استفاده از روش آندایز (اکسیداسیون) پلاسمای جرقه ای انجام شد. پودرهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت به روش سل-ژل ساخته شدند و در دمای 600 درجه سانتیگراد عملیات حرارتی گردیدند. این دما برای افزایش میزان بلورینگی ساختار پودرهای یادشده انتخاب گردید. پوششهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت با درصدهای جایگزینی فلوئور 0%، 25%، و 60% در ساختار هیدروکسی آپاتیت خالص با استفاده از روش رسوب دهی الکتروفورتیک روی نمونه های آلیاژ پایه منیزیم 91 azاعمال شدند. نتایج نشان دادکه در بین پوششهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت، روش سل-ژل تنها برای اعمال پوشش هیدروکسی آپاتیت خالص نانوساختار روی نمونه های آلیاژ پایه منیزیم 91 az قابل اجراست که البته زیست فعالی و مقاومت به خوردگی قابل ملاحظه ای را از خود نشان داد. همچنین با اعمال پوششهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت با درصدهای فلوئور جایگزینی 0%، 25%، 60% فلوئور تئوری در ساختار هیدروکسی آپاتیت خالص بر روی آلیاژ پایه منیزیم 91az روش رسوب دهی الکتروفورتیک نیز نرخ تخریب منیزیم به طور چشمگیری کاهش یافته و در عین حال زیست فعالی خوبی نیز در سطح این نمونه ها مشاهده شد. اندازه گیری پتانسیل زتا/ هدایت الکتریکی محلول کلوییدی برای پوشش دهی به روش الکتروفورتیک نشان داد که با افزایش میزان فلوئور در ترکیب پوششهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت از همگنی پوشش کاسته خواهد شد. نتایج آزمون بررسی نرخ تخریب و آزمون الکتروشیمیایی پلاریزاسیون تافل نشان داد که نمونه آلیاژ پایه منیزیم 91 az با پوشش 25% فلوئورهیدروکسی آپاتیت به روش رسوب دهی الکتروفورتیک کمترین نرخ تخریب و کمترین چگالی جریان خوردگی را در بین سایر نمونه ها داراست. این موضوع را می توان ناشی از نرخ انحلال کمتر پوششهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت با افزایش میزان فلوئور در ساختار آن دانست.

هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه یابی بیوسرامیک کامپوزیتی شیشه زیست فعال- فورستریت و بررسی تاثیر حضور تقویت-کننده بر خواص زیست فعالی، زیست سازگاری، آنتی باکتریالی، قابلیت تف جوشیوخواص مکانیکی بود. به این منظور، نانوپودر شیشه زیست فعال حاوی درصدهای مختلف فورستریت (10، 20 و 30 درصد وزنی) به روش سل- ژل تهیه شد. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری،میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه جهت مشخصه یابی پودر کامپوزیتی ساخته شده، انجام شد. ارزیابی زیست فعالی بررسی رفتار پاسخ سلولی و رفتار آنتی باکتریال نانوپودرهای تهیه شده نیز به انجام رسید و در ادامه به منظور بررسی اثر تقویت کننده بر خواص مکانیکی شیشه زیست فعال، نمونه های بالک کامپوزیتی (حاوی 0، 10، 20 و 30 درصد وزنی فورستریت) به روش تف جوشی دومرحله ای تهیه شد. در این راستا از روش تاگوچی، جهت بهینه سازی پارامترهای فرایند تف جوشی دومرحله ای بهره گرفته شد. از آزمون دندانه گذار نانو (نانوایندنتور) نیز برای سنجش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت بهره گرفته شدو آزمون زیست سازگاری جهت بررسی چسبندگی سلولی سلول های استخوانی در مجاورت نمونه های بالک به انجام رسید. نتایج موید آن بود که دمای مناسب به منظور عملیات حرارتی پودر کامپوزیت دوتایی دمای 600 درجه سانتی گراد است. اندازه کریستالیت جزء فورستریت در پودر تهیه شده، کم تر از 100 نانومتر بود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی عبوری نیز تاییدکننده ابعاد نانومتری ذرات پودر کامپوزیتی بود. بررسی رفتار پاسخ سلولی و رفتار آنتی باکتریال نانوپودرهای تهیه شده نشان دهنده عدم سمیت سلولی و خاصیت آنتی باکتریال بر باکتری های اشریشیاکلی و استافیلوکوک آرئوس بود. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس و مطالعه تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی، نشان دهنده تبلور زمینه شیشه زیست فعال در اثر عملیات حرارتی در دماهای بالا و اندازه دانه های کم تر از 200 نانومتر در نمونه های بالک بود. ارزیابی بالک نانوساختار نشان داد که نمونه های حاوی 10 درصد تقویت کننده از نظر تراکم، مناسب ترین نمونه است. سنجش به کمک آزمون دندانه گذار نانونیز نشان دهنده بهبود سختی و چقرمگیشکست نانوکامپوزیت حاوی 10 درصد فورستریت نسبت به سایر نمونه ها بود. علاوه براین، نتایج بررسی چسبندگی سلولی، تاییدکننده چسبندگی و رشدسلول های استخوانی در مجاورت نمونه های بالک تف جوشی شده بود. دستاوردهای پژوهش حاضر موید آن است که پودر و بالک کامپوزیتی شیشه زیست فعال- فورستریت می-تواند کاندید مطلوب و مناسبی جهت استفاده در کاربردهای دندان پزشکی باشد.

در این پژوهش پودر هیدروکسی آپاتیت نانوکریستالی به روش های مختلف طبیعی و مصنوعی تهیه شد. پودرهای هیدروکسی آپاتیت نانوکریستالی به طور موفقیتآمیزی توسط فرایند سینتر کردن استخوانهای طبیعی ران انسان، گاو، شتر و اسب و همچنین با استفاده از مواد اولیه پنتا اکسید فسفر (p2o5) و نیترات کلسیم تترا هیدارت (ca(no3)2.4h2o به روش سل- ژل ، تهیه گردیدند. تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب و نیز تعیین اندازه دانه و میزان بلورینگی پودرهای نهایی مورد استفاده قرار گرفت. اندازهی دانهها با استفاده از روابط شرر و نیز یک روش جدید با نام شرر اصلاح شده محاسبه گردید و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شد. به منظور بررسی شکل و اندازهی ذرات و دانههای پودرهای هیدروکسی آپاتیت نانومتری، از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بهره گرفته شد. آنالیز بنیانهای موجود در پودرهای حاصل نیز توسط طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) صورت گرفت. ترکیب عنصری پودرهای هیدروکسی آپاتیت تولید شده توسط آنالیز طیفسنجی فلورسانس پرتو ایکس (xrf) و همچنین به روش توزیع انرژی پرتو ایکس (eds) انجام شد. خواص زیستفعالی انواع پودرهای هیدروکسی آپاتیت در محلول شبیه سازی شدهی بدن (sbf)، با مدت زمانهای غوطهوری چهارده و نیز بیستوهشت روز ارزیابی گردید. میزان رهایش یون کلسیم از پودرهای هیدروکسی آپاتیت و مقادیر ph محلول در زمانهای مختلف غوطهوری در محلول شبیه سازی شده بدن به ترتیب با استفاده از طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی (icp) و phمتر تعیین گردید. همچنین، مورفولوژی سطحی پودرهای هیدروکسی آپاتیت تهیه شده پیش و پس از غوطهوری در محلول شبیه سازی شده بدن به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. ارزیابیهای سمَیت پودرهای حاصل نیز با استفاده از آزمون mtt انجام گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که در دمای کلسینه کردن c? 700، فاز غالب در محصولات تولیدی، هیدروکسی آپاتیت است و میزان بلورینگی پودرهای طبیعی بسیار بیشتر از نمونههای مصنوعی میباشد. تعیین اندازه دانهها با کمک روشهای شرر، شرر اصلاح شده و همچنین تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری، حصول پودرهای با اندازهی دانههای کمتر از nm 100 را تأیید کرد. طیفهای حاصل از آنالیز ftir بیان کرد که مشخصترین گروههای عاملی موجود در پودرهای تولید شده گروههای po43-، oh- و co32- میباشند. آنالیز عنصری پودرها نشان داد که میزان نسبت مولی ca/p در نمونهی سل- ژل برابر 75/1 و برای نمونههای طبیعی بسیار بالاتر از نسبت استوکیومتری است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی پودرها قبل از غوطهوری در محلول شبیه سازی شده بدن نشاندهندهی ذرات هیدروکسی آپاتیت به صورت تودهای، زبر، دانهای و متراکم و بعد از آن حاکی از تشکیل آگلومرههای آپاتیت روی سطوح بود. ارزیابیهای زیستسازگاری توسط آزمون mtt نشان داد که نمونه های انسان و اسب در تماس با سلولهای مغز استخوان انسان دارای کمترین میزان سمّیت بوده و رشد و تکثیر سلول ها را افزایش می دهند.

چکیده تلاشهای زیادی به منظور بکارگیری مهندسی بافت در جهت ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن انجام شده است. در این میان، استفاده از مهندسی بافت برای بازسازی عیوب و نواقص استخوانی به منظور تقلید از مکانیزم طبیعی بدن در ترمیم بافت، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده نانومتری میتواند در جهت بهبود و التیام سریعتر عضو بیمار موثر باشد. امروزه، فرایند الکتروریسی یکی از روشهای موثر برای ساخت داربستهای نانولیفی است. بر ا ین اساس، هدف از پژوهش حاضر طراحی، ساخت و مشخصه یابی داربستهای لیفی نانوکامپوزیتی پلیکاپرولاکتون- فورستریت با استفاده از فرایند الکتروریسی است . در این پژوهش، ابتدا با ساخت داربست خالص پلی کاپرولاکتون، پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی و محلول پلی کاپرولاکتون در جهت ایجاد ساختاری با کمترین قطر الیاف و مورفولوژی بهینه انجام شد . در ادامه، محدوده بهینه غلظت فورستریت نانومتری در زمینه پلی کاپرولاکتون با استفاده از فرایند طراحی آزمون تاگوچی، تعیین و بر اساس آن داربست پلیکاپرولاکتون-فورستریت با درصدهای مختلف فورستریت نانومتری به منظور تعیین داربست بهینه از نظر خواص مکانیکی، نرخ تخریب زیستی، زیست فعالی و زیست سازگاری، بررسی شدند. همچنین، اثرات فورستریت نانومتری بر ضریب کشسانی داربستهای لیفی با استفاده از مدلهای ریاضی پیش بینی شد. در ادامه به منظور بهبود توزیع کینواخت نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون، نانوذرات فورستریت با استفاده از فرایند شیمیایی، اصلاح سازی سطحی شده و اثرات این اصلاح سازی بر خواص فیزیکی، مکانیکی، ساختاری و بیولوژیکی داربست نهایی بررسی شد . از آنجایی که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمره ای مصنوعی، آبدوستی ضعیف آنها است، داربست لیفی لایه-لایه از پلیکاپرولاکتون-فورستریت و ژلاتین با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته و اثرات این ساختار بر قابلیت چسبندگی و رشد سلولی، خواص مکانیکی، فیزیکی و تغییرات مورفولوژی داربست ها بررسی شد . با توجه به اثرات مفید فاکتورهای تمایز در تسریع التیام و استخوان سازی، داروی دگزامتازون در حین فرایند ساخت داربستهای خالص پلیکاپرولاکتون و کامپوزیت پلیکاپرولاکتون-فورستریت، به آنها اضافه شد و نقش نانوذرات فورستریت و نوع آرایش الیاف در داربست ساخته شده بر نرخ رهایش د ارو و سینتیک آن ارزیابی شد . نتایج تحقیقات نشان داد که حضور نانوذرات فورستریت در الیاف پلی کاپرولاکتون سبب کاهش قطر الیاف و افزایش قابل توجه خواص مکانیکی داربست ها در مقایسه با پلیکاپرولاکتون خالص شد. داربستهای لیفی با الیاف جهتدار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می داد، ضمن آنکه خواص مکانیکی افزایش قابل توجهی نسبت به داربستهای با الیاف تصادفی داشت. نتایج انطباق نتایج آزمایشگاهی با معادلات مرتبط نشان داد که در بین 4 مدل مورد بررسی برای پیش بینی رفتار مکانیکی، مدل نارکیس بیشترین انطباق را با خواص مکانیکی بدست آمده دارد. حضور نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون نه تنها سبب افزایش نرخ تخریب و جذب آب در مقایسه با پلی کاپرولاکتون خالص شد، بلکه سبب القای زیست فعالی به سیستم شد. حضور نانوذرات فورستریت سبب بهبود چشمگیر قابلیت چسبندگی سلول های پیشساز استخوانی و قابلیت مینراله شدن بافت استخوانی شد. فرایند استری کردن سطحی نانوذرات سبب بهبود سازگاری پلیکاپرولاکتون با نانوذرات شده که نتیجه آن توزیع یکنواخت نانوذرات در زمینه بود که سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی داربستها شد. توسعه داربست لیفی لایه-لایه پلیکاپرولاکتون-فورستریت/ژلاتین سبب شد که ضمن افزایش اندازه حفرات در حدود 40 میکرومتر، زاویه تماس با آب به طور قابل توجهی کاهش پیدا کند . همچنین حضور ژلاتین سبب بهبود قابل توجه چسبندگی، رشد و تکثیر سلول های بنیادی پالپ دندان شیری شد. علاوه بر این، افزایش اندازه حفرات سبب شد امکان رشد سلول در لایه های پایینتر از سطح داربست نیز فراهم آید . در (shed) ادامه نتایج نشان میدهد که نرخ رهایش و مکانیزم رهایش دگزامتازون بارگذاری شده در داربستهای لیفی پلیکاپرولاکتون-فورستریت تابع نحوه آرایش الیاف و حضور نانوذرات فورستریت بود. به طور کلی حضور نانوذرات فورستریت سبب افزایش قابل توجه حجم داروی رهایش یافته از داربستها شد، ضمن آن که مکانیزم رهایش آن ها از انتشار به ترکیبی از انتشار و تخریب داربست تغییر کرد. همچنین با ارزیابی معادلات تجربی گوناگون حاکم بر سسیستمهای رهایش دارو، مشاهده شد که در حالی که رهایش دگزامتازون از داربست لیفی پلیکاپرولاکتون خالص با معادله هیگوچی تطابق خوبی دارد، حضور نانوذرات فورستریت سبب میشود که معادله اصلی حاکم بر سیستم رهایش داروی دگزامتازون بر مبنای معادله در جه اول باشد . در نهایت، نتایج نشان داد که ترکیبی از ترکیب شیمیایی داربست، نحوه شد. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی- shed آرایش الیاف و رهایش دگزامتازون از سیستم سبب القای قابلیت تمایز به سلولهای کاپرولاکتون-فورستریت با خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی قابل کتنرل میتواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب استخوانی باشد.

تلاشهای زیادی به منظور بکارگیری مهندسی بافت در جهت ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن انجام شده است. در این میان، استفاده از مهندسی بافت برای بازسازی عیوب و نواقص استخوانی به منظور تقلید از مکانیزم طبیعی بدن در ترمیم بافت، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده نانومتری میتواند در جهت بهبود و التیام سریعتر عضو بیمار موثر باشد. امروزه، فرایند الکتروریسی یکی از روشهای موثر برای ساخت داربستهای نانولیفی است. بر ا ین اساس، هدف از پژوهش حاضر طراحی، ساخت و مشخصه یابی داربستهای لیفی نانوکامپوزیتی پلیکاپرولاکتون- فورستریت با استفاده از فرایند الکتروریسی است . در این پژوهش، ابتدا با ساخت داربست خالص پلی کاپرولاکتون، پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی و محلول پلی کاپرولاکتون در جهت ایجاد ساختاری با کمترین قطر الیاف و مورفولوژی بهینه انجام شد . در ادامه، محدوده بهینه غلظت فورستریت نانومتری در زمینه پلی کاپرولاکتون با استفاده از فرایند طراحی آزمون تاگوچی، تعیین و بر اساس آن داربست پلیکاپرولاکتون-فورستریت با درصدهای مختلف فورستریت نانومتری به منظور تعیین داربست بهینه از نظر خواص مکانیکی، نرخ تخریب زیستی، زیست فعالی و زیست سازگاری، بررسی شدند. همچنین، اثرات فورستریت نانومتری بر ضریب کشسانی داربستهای لیفی با استفاده از مدلهای ریاضی پیش بینی شد. در ادامه به منظور بهبود توزیع کینواخت نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون، نانوذرات فورستریت با استفاده از فرایند شیمیایی، اصلاح سازی سطحی شده و اثرات این اصلاح سازی بر خواص فیزیکی، مکانیکی، ساختاری و بیولوژیکی داربست نهایی بررسی شد . از آنجایی که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمره ای مصنوعی، آبدوستی ضعیف آنها است، داربست لیفی لایه-لایه از پلیکاپرولاکتون-فورستریت و ژلاتین با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته و اثرات این ساختار بر قابلیت چسبندگی و رشد سلولی، خواص مکانیکی، فیزیکی و تغییرات مورفولوژی داربست ها بررسی شد . با توجه به اثرات مفید فاکتورهای تمایز در تسریع التیام و استخوان سازی، داروی دگزامتازون در حین فرایند ساخت داربستهای خالص پلیکاپرولاکتون و کامپوزیت پلیکاپرولاکتون-فورستریت، به آنها اضافه شد و نقش نانوذرات فورستریت و نوع آرایش الیاف در داربست ساخته شده بر نرخ رهایش د ارو و سینتیک آن ارزیابی شد . نتایج تحقیقات نشان داد که حضور نانوذرات فورستریت در الیاف پلی کاپرولاکتون سبب کاهش قطر الیاف و افزایش قابل توجه خواص مکانیکی داربست ها در مقایسه با پلیکاپرولاکتون خالص شد. داربستهای لیفی با الیاف جهتدار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می داد، ضمن آنکه خواص مکانیکی افزایش قابل توجهی نسبت به داربستهای با الیاف تصادفی داشت. نتایج انطباق نتایج آزمایشگاهی با معادلات مرتبط نشان داد که در بین 4 مدل مورد بررسی برای پیش بینی رفتار مکانیکی، مدل نارکیس بیشترین انطباق را با خواص مکانیکی بدست آمده دارد. حضور نانوذرات فورستریت در زمینه پلیکاپرولاکتون نه تنها سبب افزایش نرخ تخریب و جذب آب در مقایسه با پلی کاپرولاکتون خالص شد، بلکه سبب القای زیست فعالی به سیستم شد. حضور نانوذرات فورستریت سبب بهبود چشمگیر قابلیت چسبندگی سلول های پیشساز استخوانی و قابلیت مینراله شدن بافت استخوانی شد. فرایند استری کردن سطحی نانوذرات سبب بهبود سازگاری پلیکاپرولاکتون با نانوذرات شده که نتیجه آن توزیع یکنواخت نانوذرات در زمینه بود که سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی داربستها شد. توسعه داربست لیفی لایه-لایه پلیکاپرولاکتون-فورستریت/ژلاتین سبب شد که ضمن افزایش اندازه حفرات در حدود 40 میکرومتر، زاویه تماس با آب به طور قابل توجهی کاهش پیدا کند . همچنین حضور ژلاتین سبب بهبود قابل توجه چسبندگی، رشد و تکثیر سلول های بنیادی پالپ دندان شیری شد. علاوه بر این، افزایش اندازه حفرات سبب شد امکان رشد سلول در لایه های پایینتر از سطح داربست نیز فراهم آید . در (shed) ادامه نتایج نشان میدهد که نرخ رهایش و مکانیزم رهایش دگزامتازون بارگذاری شده در داربستهای لیفی پلیکاپرولاکتون-فورستریت تابع نحوه آرایش الیاف و حضور نانوذرات فورستریت بود. به طور کلی حضور نانوذرات فورستریت سبب افزایش قابل توجه حجم داروی رهایش یافته از داربستها شد، ضمن آن که مکانیزم رهایش آن ها از انتشار به ترکیبی از انتشار و تخریب داربست تغییر کرد. همچنین با ارزیابی معادلات تجربی گوناگون حاکم بر سسیستمهای رهایش دارو، مشاهده شد که در حالی که رهایش دگزامتازون از داربست لیفی پلیکاپرولاکتون خالص با معادله هیگوچی تطابق خوبی دارد، حضور نانوذرات فورستریت سبب میشود که معادله اصلی حاکم بر سیستم رهایش داروی دگزامتازون بر مبنای معادله در جه اول باشد . در نهایت، نتایج نشان داد که ترکیبی از ترکیب شیمیایی داربست، نحوه شد. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی- shed آرایش الیاف و رهایش دگزامتازون از سیستم سبب القای قابلیت تمایز به سلولهای کاپرولاکتون-فورستریت با خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی قابل کتنرل میتواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب استخوانی باشد.

تلاش های زیادی به منظور بکارگیری مهندسی بافت در جهت ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن انجام شده است. در این میان، استفاده از مهندسی بافت برای بازسازی عیوب و نواقص استخوانی به منظور تقلید از مکانیزم طبیعی بدن در ترمیم بافت، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده نانومتری می تواند در جهت بهبود و التیام سریعتر عضو بیمار موثر باشد. امروزه، فرایند الکتروریسی یکی از روش های موثر برای ساخت داربست های نانولیفی است. بر این اساس، هدف از پژوهش حاضر طراحی، ساخت و مشخصه یابی داربست های لیفی نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتون- فورستریت با استفاده از فرایند الکتروریسی است. در این پژوهش، ابتدا با ساخت داربست خالص پلی کاپرولاکتون، پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی و محلول پلی کاپرولاکتون در جهت ایجاد ساختاری با کمترین قطر الیاف و مورفولوژی بهینه انجام شد. در ادامه، محدوده بهینه غلظت فورستریت نانومتری در زمینه پلی کاپرولاکتون با استفاده از فرایند طراحی آزمون تاگوچی، تعیین و بر اساس آن داربست پلی کاپرولاکتون-فورستریت با درصدهای مختلف فورستریت نانومتری به منظور تعیین داربست بهینه از نظر خواص مکانیکی، نرخ تخریب زیستی، زیست فعالی و زیست سازگاری، بررسی شدند. همچنین، اثرات فورستریت نانومتری بر ضریب کشسانی داربست های لیفی با استفاده از مدل های ریاضی پیش بینی شد. در ادامه به منظور بهبود توزیع یکنواخت نانوذرات فورستریت در زمینه پلی کاپرولاکتون، نانوذرات فورستریت با استفاده از فرایند شیمیایی، اصلاح سازی سطحی شده و اثرات این اصلاح سازی بر خواص فیزیکی، مکانیکی، ساختاری و بیولوژیکی داربست نهایی بررسی شد. از آنجایی که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمرهای مصنوعی، آبدوستی ضعیف آن ها است، داربست لیفی لایه-لایه از پلی-کاپرولاکتون-فورستریت و ژلاتین با استفاده از فرایند الکتروریسی ساخته و اثرات این ساختار بر قابلیت چسبندگی و رشد سلولی، خواص مکانیکی، فیزیکی و تغییرات مورفولوژی داربست ها بررسی شد. با توجه به اثرات مفید فاکتورهای تمایز در تسریع التیام و استخوان سازی، داروی دگزامتازون در حین فرایند ساخت داربست های خالص پلی کاپرولاکتون و کامپوزیت پلی کاپرولاکتون-فورستریت، به آن ها اضافه شد و نقش نانوذرات فورستریت و نوع آرایش الیاف در داربست ساخته شده بر نرخ رهایش دارو و سینتیک آن ارزیابی شد. نتایج تحقیقات نشان داد که حضور نانوذرات فورستریت در الیاف پلی کاپرولاکتون سبب کاهش قطر الیاف و افزایش قابل توجه خواص مکانیکی داربست ها در مقایسه با پلی-کاپرولاکتون خالص شد. داربست های لیفی با الیاف جهت دار خواص مکانیکی غیریکنواختی را در دو جهت موازی و عمود بر اعمال بار از خود نشان می داد، ضمن آنکه خواص مکانیکی افزایش قابل توجهی نسبت به داربست های با الیاف تصادفی داشت. نتایج انطباق نتایج آزمایشگاهی با معادلات مرتبط نشان داد که در بین 4 مدل مورد بررسی برای پیش بینی رفتار مکانیکی، مدل نارکیس بیشترین انطباق را با خواص مکانیکی بدست آمده دارد. حضور نانوذرات فورستریت در زمینه پلی-کاپرولاکتون نه تنها سبب افزایش نرخ تخریب و جذب آب در مقایسه با پلی کاپرولاکتون خالص شد، بلکه سبب القای زیست فعالی به سیستم شد. حضور نانوذرات فورستریت سبب بهبود چشمگیر قابلیت چسبندگی سلول های پیش ساز استخوانی و قابلیت مینراله شدن بافت استخوانی شد. فرایند استری کردن سطحی نانوذرات سبب بهبود سازگاری پلی کاپرولاکتون با نانوذرات شده که نتیجه آن توزیع یکنواخت نانوذرات در زمینه بود که سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی داربست ها شد. توسعه داربست لیفی لایه-لایه پلی کاپرولاکتون-فورستریت/ژلاتین سبب شد که ضمن افزایش اندازه حفرات در حدود 40 میکرومتر، زاویه تماس با آب به طور قابل توجهی کاهش پیدا کند. همچنین حضور ژلاتین سبب بهبود قابل توجه چسبندگی، رشد و تکثیر سلول های بنیادی پالپ دندان شیری (shed) شد. علاوه بر این، افزایش اندازه حفرات سبب شد امکان رشد سلول در لایه های پایین تر از سطح داربست نیز فراهم آید. در ادامه نتایج نشان می دهد که نرخ رهایش و مکانیزم رهایش دگزامتازون بارگذاری شده در داربست های لیفی پلی کاپرولاکتون-فورستریت تابع نحوه آرایش الیاف و حضور نانوذرات فورستریت بود. به طور کلی حضور نانوذرات فورستریت سبب افزایش قابل توجه حجم داروی رهایش یافته از داربستها شد، ضمن آن که مکانیزم رهایش آن ها از انتشار به ترکیبی از انتشار و تخریب داربست تغییر کرد. همچنین با ارزیابی معادلات تجربی گوناگون حاکم بر سسیستم های رهایش دارو، مشاهده شد که در حالی که رهایش دگزامتازون از داربست لیفی پلی کاپرولاکتون خالص با معادله هیگوچی تطابق خوبی دارد، حضور نانوذرات فورستریت سبب می شود که معادله اصلی حاکم بر سیستم رهایش داروی دگزامتازون بر مبنای معادله درجه اول باشد. در نهایت، نتایج نشان داد که ترکیبی از ترکیب شیمیایی داربست، نحوه آرایش الیاف و رهایش دگزامتازون از سیستم سبب القای قابلیت تمایز به سلولهای shed شد. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی کاپرولاکتون-فورستریت با خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی قابل کنترل می تواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب استخوانی باشد.

اخیرا پوشش های فورستریت به عنوان یک گزینه مناسب جهت کاربردهای بیوسرامیکی مورد توجه محققین قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، آماده سازی، پوشش دهی و مشخصه یابی پوشش فورستریت نانوساختار به روش سل-ژل بر روی فولاد زنگ نزن 316ال بود. نانوپودر فورستریت به روش سل-ژل تهیه شد و سپس ساختار فازی آن به کمک تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) ارزیابی شد. پوشش فورستریت با تکنیک غوطه وری سل-ژل بر روی فولاد زنگ نزن 316ال اعمال گردید. مورفولوژی و ریزساختار سطح پوشش فورستریت به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی گردید. از روش پراش پرتو ایکس (xrd) و آنالیز توزیع انرژی پرتو ایکس (edx) نیز برای مشخص نمودن ساختار فازی و عناصر موجود در پوشش استفاده شد. آزمون الکتروشیمیایی خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و همچنین آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول فیزیولوژیکی شبیه سازی شده بدن به منظور مقایسه رفتار خوردگی نمونه های فولادی پوشش داده شده با فورستریت و بدون پوشش انجام گرفت. همچنین آزمون خوردگی به منظور بررسی تاثیر عملیات حرارتی دمای بالا بر روی فولاد زنگ نزن 316ال قبل و بعد از عملیات حراتی انجام شد. آزمون ارزیابی زیست فعالی بر روی پوشش های فورستریت در محلول شبیه سازی شده بدن انجام گرفت. نتایج حاکی از تشکیل پوشش نانوساختار فورستریت بدون ترک و یکنواخت به روش سل-ژل بر روی زیرلایه فولادی بود. اندازه کریستالیته پوشش-های فورستریت حاصل در حدود 40 نانومتر اندازه گیری شد. مقاومت خوردگی زیرلایه توسط پوشش بهبود داده شد و چگالی جریان خوردگی در نمونه های پوشش دار کمتر از نمونه های بدون پوشش بود. در حین پوشش دهی بخاطر اسیدی بودن محیط سل فورستریت، لایه اکسیدی تشکیل شده بر روی زیرلایه مانع از رسیدن محلول الکترولیت به زیرلایه گردید. نتایج نشان دهنده زیست فعال بودن پوشش فورستریت بود.

هیدروکسی آپاتیت یک ساختار کریستالی شبیه به استخوان دارد و زیست فعال است. هیدروکسی آپاتیت، یک کلسیم فسفات بر پایه ی بیوسرامیک است که در پزشکی و دندان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از هیدروکسی آپاتیت خواص زیستی مطلوبی را فراهم می آورد ولی چقرمگی شکست پائین و خواص مکانیکی ضعیف آن، استفاده از آن را برای کاربرد های ارتوپدی و به خصوص کاشتنی های تحت بار محدود کرده است. برای یک کاربرد موفق از هیدروکسی آپاتیت و بالا بردن ثبات آن در محلول فیزیولوژی بدن، می بایست خواص مکانیکی آن را تقویت نمود. هدف از این پژوهش، ساخت، مشخصه یابی، ارزیابی خواص مکانیکی، بررسی رفتار چگالش در حین تف جوشی و بررسی رفتار زیست فعالی بیو سرامیک های کامپوزیتی منیزیم فلوئور آپاتیت-آلومینا بود. بدین منظور، نانوپودر منیزیم فلوئور آپاتیت به روش آسیا کاری مکانیکی سنتز شد. سپس با اضافه نمودن نانوپودر آلومینا، نانوپودر های کامپوزیتی منیزیم فلوئور آپاتیت با 0، 10، 25 و 50 درصد آلومینا تهیه گردید. به منظور مشخصه یابی پودر های کامپوزیتی از تکنیک های پراش پرتو ایکس ومیکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد و نمونه ی حجیم از کامپوزیت های منیزیم فلوئور آپاتیت با 0، 10، 25 و 50 درصد آلومینا، تحت فشار 300 مگاپاسکال تهیه گردید. با استفاده از روش تاگوچی، نمونه ها تحت تف جوشی دو مرحله ای قرار گرفت و رفتار چگالش آن ها بررسی شد. خواص مکانیکی نمونه های کامپوزیتی همچون سختی و چقرمگی شکست توسط دستگاه سختی سنجی، اندازه گیری شد. به منظور ارزیابی رفتار زیست فعالی نمونه های کامپوزیتی، از محلول شبیه سازی شده بدن در زمان های غوطه وری متفاوت استفاده گردید. علاوه بر آن، برای نمونه های حجیم از تکنیک های پراش پرتو ایکس، طیف سنجی فرو سرخ فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون اسپکتروسکوپی نشری پلاسمای جفت شده ی القایی استفاده شد. شرایط بهینه توسط آنالیز واریانس بر روی نتایج چگالی به دست آمد. در شرایط بهینه بالاترین خواص مکانیکی برای کامپوزیت منیزیم فلوئور آپاتیت با 50 درصد آلومینا به دست آمد. سختی و تافنس شکست آن به ترتیب برابر با gpa5/3±09/22 و mpa.m1/2 5/1±82/5 می باشد. تشکیل آپاتیت بر روی سطح تمامی کامپوزیت ها بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن مشاهده گردید. در تمامی کامپوزیت ها، منیزیم فلوئور آپاتیت تحت فرایند تف جوشی دومرحله ای به کار گرفته شده به ?-تری کلسیم فسفات تبدیل شد. در 1300 درجه سانتی گراد، کامپوزیت منیزیم فلوئور آپاتیت با 50 درصد آلومینا به ?-تری کلسیم فسفات و آلومینات کلسیم تبدیل می شود و تمامی پیک های منیزیم فلوئور آپاتیت ناپدید می گردد. در کامپوزیت با 10 درصد آلومینا، تسریع در رشد آپاتیت پس از 21 روز غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن، مشاهده گردید.

در سال های اخیر برای بهبود خواص زیست سازگاری و زیست فعالی کاشتنی های فلزی، پوششی از مواد سرامیکی روی آن ها اعمال می شود. با وجود زیست سازگاری قابل توجه بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت، کاربرد آن به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود شده است. این مشکل می تواند از طریق ساخت کامپوزیت با سایر سرامیک ها مانند انواع تیتانات ها برطرف شود. در این تحقیق ابتدا نانوپودرهای تیتانات کلسیم و تیتانات باریم به روش سل-ژل و سپس پوشش های نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-تیتانات کلسیم و هیدروکسی آپاتیت-تیتانات باریم به روش غوطه وری (فروبردن) عمیق تهیه و مشخصه یابی شدند. به منظور تهیه هرکدام از پوشش ها، 10، 20 و 30 درصد وزنی از ذرات تیتانات کلسیم به عنوان تقویت کننده در زمینه هیدروکسی آپاتیت مهیا شد تا مناسب ترین ترکیب از لحاظ خواص حاصل شود. تکنیک های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس برای مطالعه و بررسی مورفولوژی و ساختار نانوپودرها و پوشش ها مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور ارزیابی رفتار زیست فعالی، نمونه های پوشش داده شده به مدت 3، 7، 14 و 28 روز در محلول شبیه سازی شده بدن در دمای 37 درجه سانتی گراد قرار داده شدند. سپس آزمون الکتروشیمیایی خوردگی برای ارزیابی رفتار خوردگی نمونه های پوشش دار در مقایسه با نمونه بدون پوشش اولیه به ویژه خوردگی حفره ای انجام شد. آزمون دندانه گذار نانو نیز جهت سنجش خواص مکانیکی پوشش ها انجام شد. نتایج حاکی از تهیه موفقیت آمیز پودرهای تقویت کننده در ابعاد نانو بود و بهترین میزان تقویت کننده استفاده شده در زمینه هیدروکسی آپاتیت 20 درصد وزنی شناخته شد. پوشش ها با ساختاری متراکم، یکنواخت و بدون ترک بودند. ارزیابی زیست¬فعالی نشان داد که پس از غوطه وری نمونه های پوشش داده شده در مدت زمان های مشخص در محلول شبیه سازی شده بدن، آپاتیت بر سطح پوشش ها تشکیل و با افزایش زمان غوطه وری میزان آن افزایش می یابد که اثباتی بر زیست فعالی مطلوب پوشش ها می باشد. آزمون دندانه گذار نانو نیز دلالت بر افزایش خواص مکانیکی پوشش های کامپوزیتی از جمله سختی و ضریب کشسانی در مقایسه با پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت داشت. نتایج حاصل از آزمون های الکتروشیمیایی خوردگی نشان داد که پوشش ها از طریق ایجاد یک مانع مکانیکی، سبب محافظت از زیرلایه شده و مقاومت به خوردگی آن را افزایش و حساسیت به حفره ای شدن آن را کاهش می دهند. با مقایسه تاثیرات افزودن تیتانات کلسیم و تیتانات باریم بر خواص این پوشش ها، مشاهده شد که در مجموع تیتانات باریم خواص بهتری را حاصل نموده است. دستاوردهای پژوهش حاصل موید آن است که پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-تیتانات کلسیم و هیدروکسی آپاتیت-تیتانات باریم مشخصات امیدبخشی را به عنوان کاندید جهت استفاده برای کاربردهای پزشکی نشان می دهند.

در این پژوهش، فریت نیکل- مس- روی با ترکیب شیمیایی ni0.5cuxzn0.5-xfe2o4 (5/0 ،4/0 ،3/0 ،2/0 ،1/0 ،0x = ) با به کارگیری فرایند سنتز احتراقی گلیسین- نیترات تولید شد. در این فرایند، از گلسین به عنوان سوخت و از نیترات های فلزی به عنوان اکسنده استفاده شد. برای مشخصه یابی و ارزیابی محصول از تکنیک ها و روش¬های توزین حرارتی، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، مغناطش سنج نمونه مرتعش و دستگاه ظرفیت-القا-مقاومت سنج به ترتیب برای انجام ؛ آنالیز حرارتی، شناسایی ساختار فازی، مطالعه ریزساختار و مورفولوژی، ارزیابی مغناطیسی و دی الکتریک-الکترومغناطیس استفاده شد. آنالیزهای جامع فازی نیز بر روی نمونه¬های مختلف به انجام رسید. به این منظور از پنج نرم افزار مستقل استفاده شد. آنالیز کیفی فازی به کمک نرم¬افزار panalytical xpert highscore plus، آنالیز کمی به کمک نرم¬افزارcrystal impact match ، تعیین شاخصه¬های ساختاری به کمک نرم افزار material studio و توزیع کاتیونی به کمک نرم افزارهای origin pro و matlab صورت گرفت. . به منظور حذف ناخالصی¬ها در محصول، از روش عملیات حرارتی بر روی پودرهای تولید شده استفاده شد. ابتدا، دمای عملیات حرارتی بهینه برای ترکیب ni0.5zn0.5fe2o4 تعیین شد و سپس تمام نمونه¬ها در دمای 1000 درجه سانتی¬گراد به مدت دو ساعت، عملیات حرارتی شدند. شناسایی ساختار فازی پودرها پس از عملیات حرارتی، با تکنیک پراش پرتوی ایکس انجام شد. نتایج نشان داد که واکنش احتراقی در دمای 220 تا 227 درجه سانتیگراد به وقوع پیوسته است. ارزیابی¬ و شناسایی ساختار فازی پودرهای تولید شده از سنتز احتراقی نشان داد که علاوه بر ساختار بلوری اسپینل، فازهای اکسید آهن، اکسید روی و فاز فلزی نیکل نیز در پودر تولید شده وجود دارد. در بین پودرهای تولید شده، ترکیب ni0.5cu0.2zn0.3fe2o4 کمترین میزان ناخالصی ( ni و wt.% 1/12) را نشان داد. به کمک بررسی های ریز¬ساختاری، توده های متخلخل با حفرات داخلی فراوانی مشاهده شد که از پیوستگی ذرات اولیه با اندازه¬ای در حدود 40-20 نانومتر تشکیل شده بودالگوهای پراش پرتوی ایکس و تحلیل آن ها نشان داد که ساختار اسپینل با موفقیت در همه نمونه ها تولید شده است. نتایج ارزیابی¬های مغناطیسی و الکترومغناطیسی نشان داد که مغناطش اشباع و نفوذپذیری مغناطیسی با جایگزینی یون-های مس به جای نیکل کاهش و میدان پسماندزدای مغناطیسی افزایش یافته است. ارزیابی رفتار دی¬الکتریک نیز نشان از روند کاهشی ثابت دی الکتریک و تلفات برای تمامی نمونه¬ها با فرکانس است. در منحنی¬های نایکوئیست نیز تنها یک نیم دایره به دلیل اثر مرزدانه مشاهده شد و به دلیل تفاوت رفتار دی الکتریک بسیار متفاوت دانه و مرزدانه، اثر نیم دایره مربوط به دانه¬ها مشاهده نشد.

عدم تطابق خواص مکانیکی آلیاژهای کاشتنی پایه کبالت موجب شل¬شدن در اثر تنش حفاظتی و زیست خنثی بودن این آلیاژ نیز سبب تشکیل بافت لیفی در اطراف آن پس از قرارگیری در محیط طبیعی بدن می¬شود. از طرف دیگر با استفاده از سرامیک¬ها و شیشه¬های زیست فعال با داشتن خواص زیست¬فعالی مناسب، و مواد متخلخل با خواص مکانیکی ویژه می¬توان خواص دلخواه متناسب با بافت استخوانی را طراحی و تامین نمود. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه یابی نانوکامپوزیت متخلخل پایه آلیاژ وایتالیم و سرامیک زیست¬فعال بود. به منظور آماده¬سازی و مشخصه¬یابی اجزا تشکیل دهنده نانوکامپوزیت متخلخل پایه کبالت، ابتدا پودر شیشه زیست¬فعال نانومتری s58 به روش سل-ژل تهیه و اثر دما بر خواص ساختاری، مکانیکی و زیست¬فعالی آن بررسی گردید. سپس از دو نوع آلیاژ پایه کبالت به عنوان ماده تشکیل دهنده زمینه، شامل پودرهای اتمیزه شده گازی وتراشه¬های حاصل از براده¬برداری شمش¬های کوچک ریختگی استفاده شد. در ادامه به منظور تغییر در اندازه ذرات و ساختار، هر دونوع آلیاژ آسیاکاری شدند. سپس اندازه دانه¬ها، چگالی نابجایی¬ها، درصد تغییرات فازی، تغییرات ریزسختی و نحوه توزیع اندازه ذرات بررسی و اندازه¬گیری شد. در مرحله بعد با توجه به نتایج حاصل شده از پودرهای اتمیزه شده- (p2)، پودرهای اتمیزه شده که به مدت 12 ساعت (mp2) و تراشه¬های حاصل از براده¬برداری شمش¬های کوچک ریختگی که به مدت 9 ساعت آسیاکاری شدند (mp1)، استفاده شد. به منظور بررسی اثر دما و زمان بر فرایند تف¬جوشی و اثر آن برخواص مکانیکی و مورفولوژی، از پودرهای p2 و دماهای 1100، 1150، 1200 و 1250 درجه سانتیگراد به مدت زمان¬های 3، 6، 9 و 12 ساعت استفاده شد. سپس به منظور بررسی اثر تغییر درصد تخلخل بر خواص مکانیکی از درصدهای تخلخل مختلف و از پودرهای p2، mp2 و mp1 استفاده گردید. در نهایت با توجه به نتایج حاصل، آزمون زیست¬فعالی در محلول شبیه¬سازی شده بدن انجام شد. پس از انجام کشت سلول، میزان سمیت با آزمون دی¬متیل تیازل دی فنیل تترازولیوم و بررسی میزان رشد و چسبندگی سلولی با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی برروی نانوکامپوزیت¬های متخلخل ساخته شده از پودرهای p2 و mp2 انجام پذیرفت. بررسی اثر دما بر شیشه زیست¬فعال s58، حاکی از تبدیل شیشه به ماده سرامیکی در دمای بالاتر از 918 درجه سانتیگراد، کاهش خاصیت زیست¬فعالی و حفظ آن و همچنین افزایش خواص مکانیکی بود. بررسی اثر آسیاکاری بر پودرهای فلزی، نشانگر کاهش اندازه ذرات، کاهش اندازه دانه¬ها، افزایش چگالی نابجایی¬ها، افزایش ریزسختی و افزایش درصد فاز منشور شش وجهی متراکم (hcp) به سرعت و در روندی غیر مشابه برای دو نوع آلیاژ بود. نتایج سنجش استحکام و درصد تخلخل¬های بدست آمده از کامپوزیت¬های ساخته شده از پودر p2 حاکی از وجود رابطه¬ای منطقی بین آن¬ها بود به طوری که سرعت افزایش استحکام با کاهش درصد تخلخل طبق رابطه¬ای مشخص افزایش می¬یافت. نتایج فاز شناسی با پراش پرتو ایکس، بررسی¬های ریزساختار و ریزسختی نشان دهنده¬ی عدم تغییرات فازی، رسوب ذرات کاربیدی غنی از کرم و مولیبدن در مرزدانه¬ها در دمای 1250 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت و کاهش ریزسختی بود. علاوه بر این، تغییرات اندازه منطقه گلویی نشان¬گر حاکم بودن مکانیزم دیفوزیون حجمی بر فرایند تف¬جوشی در دمای 1250 درجه سانتیگراد بود. بررسی سطح شکست بعد از آزمون تنش-کرنش فشاری نشان¬گر وجود مورفولوژی¬های شکست بین دانه¬ای، نرم و تورقی است که در اثر دگرگونی فاز مکعبی با وجوه مرکزدار (fcc) به hcp اتفاق می¬افتد. شکل منحنی¬های تنش-کرنش فشاری نمونه¬های کامپوزیتی ساخته شده توسط پودر mp2 و mp1 به ترتیب متفاوت و مشابه با منحنی¬های کامپوزیتی ساخته شده توسط پودر p2 بود. همچنین استحکام فشاری و ضریب کشسانی نمونه¬های کامپوزیتی ساخته شده توسط پودر mp2 افزایش و نمونه¬¬های کامپوزیتی ساخته شده توسط پودر mp1 کاهش محسوسی را نسبت به کامپوزیت¬های ساخته شده از پودر p2 نشان می¬داد. بررسی تغییرات درصد تخلخل نسبی برحسب ضریب کشسانی نسبی نشان¬گر وجود رابطه¬ای متفاوت با مکانیزم تئوری پیشنهاد شده توسط گیبسون-اشبی بود. نتایج نشان داد که خواص مکانیکی نمونه¬های ساخته شده از پودر p2 و mp2 با خواص مکانیکی تعیین شده برای کاشتنی¬های جایگزین استخوان متراکم تناسب دارد. بررسی¬های غوطه¬وری در محلول شبیه¬سازی شده بدن حاکی از رشد بلور¬های آپاتیت بر سطح نمونه¬های نانوکامپوزیتی متخلخل و نشان¬گر وجود خواص زیست¬فعالی این نمونه¬ها است. در نهایت نتایج سمیت شناسی و کشت سلول نشان¬گر عدم مرگ سلولی و همچنین تکثیر، چسبندگی و رشد سلول¬ها بر سطح و درون تخلخل¬های نمونه¬های نانوکامپوزیت متخلخل بود

چکیده به تازگی ماده جدیدی با نام تیتانات کلسیم در حوزه علم بیومواد و مرتبط با کاشتنی های ارتوپدی مورد استفاده در بدن معرفی شده است. این ماده، بیوسرامیکی با خواص مکانیکی مطلوب و رفتار زیستی قابل قبول است. اما بر خلاف انتظار، زیست فعالی تیتانات کلسیم ساخته شده به روش سل- ژل در پژوهش های قبلی تایید نشده و یا مورد تردید واقع شده است. هدف از این پژوهش تهیه و مشخصه یابی پودر نانوساختار تیتانات کلسیم به کمک روش سل- ژل با استفاده از پیش سازهای جدید، ایجاد پوشش نانوساختار این ماده با استفاده از روش سل- ژل غوطه وری بر زیرلایه های تیتانیومی و نیز بررسی تأثیر ساختار نانو بر رفتار زیست فعالی و بهبود آن در این بیوسرامیک بود. برای تولید پودر نانوساختار از تیتانیوم ایزوپروپوکساید و نیترات کلسیم به عنوان مواد اولیه استفاده شد. از عملیات گرمادهی سریع برای تهیه پودر نانوساختار بر ژل خشک در دماهای 520 تا1000 درجه سانتی گراد استفاده شد. برای تولید پوشش نانوساختار تیتانات کلسیم از همان مواد اولیه مورد استفاده برای تولید پودر استفاده شده و پوشش نانوساختار به روش سل- ژل غوطه وری و با استفاده از عملیات گرمادهی سریع در 800 درجه سانتی گراد بر روی زیرلایه تیتانیوم خالص تجارتی اعمال گردید. تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب مورد استفاده قرار گرفت. به کمک آنالیز حرارتی کالری متری روبشی افتراقی (dsc)، خواص حرارتی ژل خشک شده ارزیابی شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) نیز برای آنالیز بنیان های موجود در پودر حاصل استفاده گردید. مورفولوژی، ریزساختار و همچنین ترکیب شیمیایی سطحی نمونه ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به همراه سیستم آنالیز تفکیک انرژی پرتوی ایکس (edx) بررسی شد. به منظور ارزیابی آزمایشگاهی زیست فعالی پودر و پوشش تیتانات کلسیم، نمونه ها به مدت 4 هفته در محلول شبیه سازی شد? بدن (sbf) غوطه ور گردید. برای اندازه گیری غلظت محلول حاوی نمونه های غوطه ور شده آزمون یون سنجی با روش طیف سنجی جذب اتمی (aas) و همچنین روش اسپکتروفوتومتری مورد استفاده قرار گرفت. آزمون آنالیز حرارتی dsc روشن ساخت که فاز کریستالی تیتانات کلسیم در دمای 514 درجه سانتی گراد و بالاتر، تشکیل می گردد. ارزیابی ساختاری(فازی) با تکنیک xrd نشان داد دمای بهینه انجام عملیات گرمادهی سریع برای تولید پودر نانوساختار خالص تیتانات کلسیم با ساختار کریستالی پرووسکایت 800 درجه سانتی گراد است. اندازه بلورک های پودر با کمک روش شرر بین 56- 63 نانومتر را تخمین زده شد. آنالیز طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) آشکار ساخت که گروه های موثر در زیست فعالی نظیر گروه هیدروکسیل (oh¯)و باند ti-oh در ساختار پودر حاصل حضور دارند. تصاویر sem به دست آمده از پودر نشان داد آگلومره های کروی شکل با توزیع یکنواخت تشکیل شده اند. همچنین نتایج آنالیز xrd انجام شده بر پوشش تهیه شده تأیید کرد با انجام عملیات گرمادهی سریع در 800 درجه سانتی گراد به مدت 8 دقیقه، پوشش تیتانات کلسیم نانوساختار با ساختار کریستالی پرووسکایت بر زیرلایه تیتانیومی تشکیل می شود. به علاوه تصاویر sem به دست آمده از پوشش تیتانات کلسیم نشان داد پوششی یکنواخت و عاری از ترک با ضخامت 3 میکرون و اندازه بلورک های کمتر از 100 نانومتر تشکیل شده است. نتایج ارزیابی آزمایشگاهی زیست فعالی حاصل از آنالیزهای xrd ، ftir ، edx و یون سنجی نشان داد که فاز کلسیم فسفات (آپاتیت) بر روی سطح پودر تشکیل شده است. همچنین تصاویر sem نمونه پوشش غوطه ور شده در در محلول شبیه سازی شد? بدن (sbf) از ایجاد رسوبات سطحی کلسیم فسفات و کاهش زبری سطح خبر داد. یافته های پژوهش حاضر نشان داد که بر خلاف پژوهش های قبلی، تیتانات کلسیم نانوساختار تولید شده با روش سل- ژل زیست فعال بوده و با توجه به خواص مکانیکی مطلوب و زیست سازگاری قابل قبول، می تواند درکاربردهای زیستی پزشکی به ویژه در کاشتنی های تحت بار مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به نقش فضای سبز به عنوان یکی از مهم ترین کلاس های کاربری اراضی در اکوسیستم شهری، مطالعه تغییرات آن بسیار مهم است مدیریت فضای سبز شهری به عنوان مهم ترین عنصر زیست محیطی شهرها نیاز به اطلاعات جامع و به هنگام دارد. یکی از ابزارهای نوینی که می تواند کمک شایانی به برنامه ریزان شهری در این بخش نماید، علم سنجش از دور و تکنیک های gis است. در این مطالعه بعد از اخذ تصاویر ماهواره ای سال های 1366، 1377، 1388 از سایت زمین شناسی آمریکا و انجام پردازش های لازم بر روی تصاویر، جهت ایجاد نقشه های فضای سبز سال های 1366، 1377 و 1388 و بررسی تغییرات فضای سبز در شهر تبریز، از شاخص ndvi استفاده گردید و دقت نقشه های ایجاد شده با استفاده از ماتریس خطا و شاخص کاپا، به ترتیب 86/0 ، 92/0 و 94/0 بدست آمد. در ادامه شبیه سازی تغییرات فضای سبز شهر تبریز در نرم افزار idrisi selva انجام گرفت. از نقشه های فضای سبز سالهای 1366 و 1377 برای پیش بینی فضای سبز در سال 1388 استفاده گردید و از نقشه های فضای سبز سال های 1377 و 1388 برای پیش بینی فضای سبز سال های 1399 و 1410 استفاده شد. دقت کلی و مقدار شاخص کاپا بین نقشه شبیه سازی شده و نقشه واقعی ایجاد شده سال 1388 با استفاده از شاخص ndvi، به ترتیب برابر با 8053/0 و 6045/0 بدست آمد که نشان دهنده دقت خوب مدل سلول های خودکار مارکوف در شبیه سازی تغییرات آینده است. نتایج نشان داد که تا سال 1399، کلاس فضای سبز ضعیف و خوب به ترتیب 224 و 5 هکتار کاهش و کلاس های بدون فضای سبز و متوسط به ترتیب 227 و 2 هکتار با افزایش مواجه خواهند بود و تا سال 1410 نیز کلاس فضای سبز ضعیف و متوسط و خوب به ترتیب291، 14و 14هکتار کاهش و کلاس بدون فضای سبز ، 318 هکتار افزایش خواهند داشت. همچنین با توجه به ماتریس احتمال انتقال مدل ca-مارکوف نتیجه می گیریم که کلاس فضای سبز ضعیف با احتمال 90/46 درصد در سال 1399 و احتمال 15/61 درصد در سال 1410 تخریب شده و به کلاس بدون فضای سبز تبدیل خواهد شد که این موضوع به برنامه ریزی هرچه بهتر در زمینه حفظ و گسترش فضای سبز در شهر تبریز کمک می کند.

در این تحقیق، پوشش نانوکریستال زیرکونیا (zro2) به روش رسوب الکتریکی توسط جریان مستقیم و پالس بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316ال با آماده سازی سطح مکانیکی و الکتروشیمیایی رسوب داده شد. پوشش دهی در دمای محیط و تحت چگالی جریان ثابت ma.cm-2 1/7 انجام شد. نتایج نشان داد که پوشش های حاصله در تمام موارد زیرکونیا با ساختار تتراگونال بودند. اندازه دانه در حالت استفاده از جریان مستقیم 19 و در حالت جریان پالس 9 نانومتر محاسبه شد. بررسی مورفولوژی و ریزساختار پوشش ها نشان داد که در حالی که نحوه آماده سازی سطح تأثیر چندانی بر مورفولوژی پوشش ندارد، نوع جریان استفاده شده در فرایند رسوب الکتریکی اثر قابل توجهی دارد. پوشش های حاصل از جریان پالس متراکم تر و یکنواخت تر با مورفولوژی ریزتر بودند. نحوه توزیع عناصر توسط روش طیف سنجی تفکیک انرژی (eds) بررسی شد و مشخص گردید که در تمام موارد کل سطح با لایه ای از زیرکونیا پوشانده شده است. مقطع عرضی نمونه نشان داد که ضخامت پوشش در حدود 1/5 میکرون می باشد. به منظور بررسی رفتار خوردگی، آزمون های پلاریزاسیون تافل و سیکلی در محیط 3/5% کلرید سدیم انجام شد و مشخص گردید که نحوه آماده سازی سطح و مورفولوژی پوشش نقش مهمی بر رفتار خوردگی دارند. پوشش حاصل از جریان پالس به دلیل داشتن مورفولوژی متراکم تر، عملکرد حفاظتی بهتری ارائه نمود. آماده سازی مکانیکی سطح نتیجه بهتری از نظر مقاومت به خوردگی نشان داد. آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) نیز نشان داد که پوشش حاصل از جریان پالس، بر خلاف پوشش حاصل از جریان مستقیم، می تواند به عنوان سد فیزیکی در برابر خوردگی عمل کند. نتایج نشان داد که پوشش تشکیل شده با جریان پالس بر روی زیرلایه با آماده سازی مکانیکی، در برابر حفره دار شدن مقاوم است. همچنین پوشش های حاصل از جریان پالس چسبندگی خوبی به زیرلایه فولادی دارند