در این پژوهش رشد نانومیله های جهت دار اکسید روی از محلول بر روی بستر شیشه سودالایم در شرایط هیدروترمال انجام گرفت. از این طریق رشد نانوذرات اکسید روی بدون استفاده از تمپلیت و سورفکتانت در دمای کمتر از ?c100، در مقیاس زیاد و با هزینه بسیار اندک مقدور می باشد. عوامل مورد بررسی شامل: غلظت مواد اولیه، زمان پیرسازی، دما، اثر ph ، خوردگی سطحی و تغییر بستر بودند. تغییرات ایجاد شده در ساختار و مرفولوژی نانو ذرات تک بعدی اکسید روی به ترتیب توسط پراش پرتو ایکس(xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) ارزیابی شدند. در نهایت از طیف سنجی uv/vis جهت بررسی وضعیت گاف انرژی و خواص نوری نانوساختارهای حاصله استفاده گردید. جهت دستیابی به نانوسیم های اکسید روی، غلظت مواد اولیه تا حد 0/001 مولار کاهش داده شد که منجر به رشد نانوسیم هایی با میانگین قطر حدود 40 نانومتر و نسبت جانبی بیش از 50 شد. نتایج پراش پرتو ایکس نشان دهنده حضور فاز هگزاگونال ورتزیت در تمامی نمونه ها با جهت گیری غالب رشد <0001> بودند و هیچگونه فاز ناخالصی در نمونه ها مشاهده نشد. در بررسی نتایج این پژوهش مشخص شد که می توان توسط روش هیدروترمال در دمای کم، نانومیله ها و نانوسیم های اکسید روی را با کنترل غلظت و زمان نگهداری سنتز کرد. این امر موجب صرفه جویی در هزینه دستگاهی و قدرت انتخاب بستر های مختلف و نهایتا قابلیت تولید انبوه محصول می شود. ولیکن علیرغم این مطلب که قطر نانوساختارها دارای ارتباط مستقیم با غلظت ماده اولیه می باشد، کنترل جوانه زایی در این روش سنتز مشکل است و نیاز به بررسی های دقیق تر و بیشتری دارد.

در تحقیق حاضر نانو ذرات کلسیم فسفات به روش شیمی تر و با استفاده از پیش ماده های نیترات کلسیم چهارآبه ca((no)3)2.4h2o و دی آمونیوم هیدروژن فسفات (nh4)2hpo4 سنتز شد. اثر عواملی چون دما ، افزودن منیزیم و حضور اسید گلوتامیک در محلول سنتز مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله اول دمای بهینه بر اساس آنالیزهای فازی و شیمیایی حدود °c90 به دست آمد. درمرحله دوم به منظور مطالعه اثر منیزیم ، نیترات منیزیم 6 آبه در غلظتهای مختلف به محلول سنتز افزوده شد. با توجه به رابطه تئوری ca10-xmgx(po4)6(oh)2 برای منیزیم هیدروکسی آپاتیت ، مقدار x تئوری برابر با 5/1 ، به عنوان مقدار مناسب از نظر حصول ماده ای با ساختار فازی و مورفولوژیکی نزدیک تر به استخوان طبیعی، انتخاب شد. در مرحله سوم ، به منظور سنتز به روش بیو میمتیک ، اسید گلوتامیک به عنوان یک اسید آمینه کلاژنی به محیط سنتز افزوده شد. تغییرات ایجاد شده در ساختار، ترکیب شیمیایی و مورفولوژی نانو پودر بدست آمده توسط آنالیز پراش اشعه ایکس (xrd)، اسپکتروسکوپی مادون قرمز با انتقال فوریه (ftir)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و میکروسکپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرارگرفت. نتایج نشان دادند که حضوراسید گلوتامیک باعث کاهش درجه کریستالی و کاهش اندازه بلورک ها شد. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که وجود منیزیم پایداری هیدروکسی آپاتیت را کاهش می دهد و با افزایش دما ، هیدروکسی آپاتیت به ?-tcmp (بتا تری کلسیم منیزم فسفات) تغییر فاز می دهد. مشاهدات میکروسکپ الکترونی عبوری در نمونه های بیومیمتیکی حکایت از تشکیل نانو ذرات هیدروکسی آپاتیتی با رشد جهت دار داشت.

در این تحقیق ترکیبات کلسیم فسفاتی دارای مقادیر مختلف منیزیم به روش سل ژل تهیه شد. برای این منظور از پیش ماده های تری اتیل فسفیت، نیترات کلسیم چهارآبه و نیترات منیزیم شش آبه به عنوان منابع تامین کننده p، ca و mg استفاده شد. نسبت ca+mg)/p) برابر 67/1 و مقدار منیزیم تا 3% مولی در نظر گرفته شد. رفتار حرارتی، ترکیب فازی و ساختار شیمیایی، ریزساختار و ریخت شناسی و نیز زیست سازگاری نمونه های تهیه شده با انجام آزمایش های sta، xrd، ftir، sem، tem و کشت سلولی فیبروبلاست بررسی شد. مقدار آب مورد نیاز در مرحله هیدرولیز، زمان و دمای فرایند کلسیناسیون، تغییرات درجه بلوری، اندازه بلورک ها، جابجایی پیک های پراش پرتو ایکس و نیز پارامترهای شبکه هیدروکسی آپاتیت مورد مطالعه قرار گرفت. به طور کلی نمونه های دارای منیزیم در دمای بهینه oc600، دارای دو فاز اصلی mg-ha و –tcmp? بودند. در مقادیر زیاد و کم منیزیم به ترتیب فازهای mgo و mghpo4.3h2o تشکیل شد. بررسی مقدار نسبی فازهای موجود نشان داد با افزایش دمای عملیات حرارتی و نیز افزایش مقدار منیزیم، مقدار نسبی فاز –tcmp? افزایش و mg-ha کاهش یافت. حضور منیزیم موجب تشویق فرایند بلوری شدن فاز هیدروکسی آپاتیت و افزایش دمای تحول?-tcp به ?-tcp شد. بررسی های انجام گرفته در مورد تغییرات پارامترهای شبکه آپاتیت و جابجایی پیک ها در طیف های پراش پرتو ایکس، تائید کننده حضور منیزیم در ساختار بلوری ?-tcp و ha بود. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه های دارای مقادیر مختلف منیزیم، حضور ذرات کروی در ابعاد nm150-40 مشاهده شد. همچنین در بررسی های دقیق توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری، ذرات nm100-20 (اغلب حدود nm50) مشاهده گردید. بررسی زیست سازگاری نمونه ها نشان داد که منیزیم اثر منفی بر رشد سلول های فیبروبلاست نداشته و نمونه های تهیه شده با مقدار منیزیم کمتر از 5/2% مولی، زیست سازگار می باشند.

سیمان های گلاس آیونومر به دلیل چسبندگی مناسب به عاج و مینا و همچنین رهایش فلوراید بیش از 30 سال است که در دندان پزشکی استفاده می شوند. این سیمان در طی چند دقیقه گیرش می یابند و استحکام بالایی را بدون انقباض و بدون ایجاد دمای بالا ایجاد می کنند. درصورتیکه این سیمان ها خاصیت بیواکتیویته از خود نشان دهند، بهترین کاندید برای تثبیت ایمپلنت های ارتوپدی به استخوان مجاور می باشند. در این پژوهش پارامتر های مختلفی نظیر تغییر ترکیب شیشه ، افزودن مقادیر مختلف شیشه بیواکتیو به سیمان و زمان نگهداری در محلول شبیه سازی شده بدن بر نحوه جوانه زنی و رشد لایه فعال آپاتیتی بر روی سیمان گلاس آینومر اصلاح شده با رزین بررسی شد. در نهایت با استفاده از آزمون های in vitro و in vivo میزان زیست سازگاری و نحوه اتصال با بافت مطالعه شد. بنابراین ابتدا دو ترکیب شیشه (شیشه کلسیم آلومینو سیلیکاتی و کلسیم فرو سیلیکاتی) برای ساخت سیمان گلاس آینومر تهیه و با مقادیر 0، 15% و 30% وزنی شیشه بیواکتیو مخلوط گردیدند و به عنوان جزء پودری سیمان استفاده شدند. پس از اختلاط با مایع fuji ii lc و گیرش با نور، سیمان های حاصله در 20 میلی لیتر محلول شبیه سازی شده بدن در دمای 37 درجه سانتی گراد به مدت یک ماه نگه داری شدند. بر خلاف گزارشات مبنی بر محدودیت ایجاد سیمان های گلاس آینومر بیواکتیو، یافته های این تحقیق نشان می دهد که بر سطح کلیه سیمان های مورد مطالعه لایه کربنات آپاتیت تشکیل شده است ولی زمان تشکیل، مقدار و درجه بلورینگی آن به دلیل تفاوت در روند، میزان رهایش یون های مختلف و در نهایت تاثیر آن بر قدرت یونی محلول برای ترکیب های مختلف متفاوت می باشد. در واقع جوانه های آپاتیتی بر سطح سیمان مورد مطالعه در نتیجه دو فرایند زیر ایجاد شده اند: اولاً: تسریع فرایند جوانه زنی آپاتیت در اثر رهایش یون های کلیسم از سیمان و در نهایت غلبه بر تاثیر منفی یون های پلی اکریلیک اسید بر جوانه زنی آپاتیت، ثانیاً: حضور گروه های کربوکسیل و سیلانول در سیمان گلاس آینومر به عنوان مکان های جوانه زنی آپاتیت. آزمون های زیست سازگاری در مجاورت سلول های استئوبلاست نشان دادند که سیمان های حاوی آلومینیوم زیست سازگاری بهتری را در مقایسه با سیمان های حاوی آهن دارند. از طرفی افزودن 30 % وزنی شیشه بیواکتیو به سیمان های حاوی آلومینیوم سبب کاهش زیست ساز گاری سلولی می شود. در سیمان های حاوی آهن افزودن شیشه بیو اکتیو تا حدی سبب بهبود خواص زیست سازگاری در مجاورت سلول های استئوبلاست می شود. نتایج به دست آمده از کاشت سیمان های مختلف در کندیل خرگوش نشان داده است که بر خلاف آزمون های in vitro، در هیچ یک از نمونه ها واکنش التهابی دیده نشده است و افزودن شیشه بیواکتیو به سیمان سبب تسریع و افزایش میزان استخوان سازی شده است. به طورکلی میزان واکنش اسید-باز در حین گیرش سیمان و رهایش یون های مختلف از سیمان سبب تفاوت در نتایج به دست آمده از آزمون های in vitro و in vivo شده است.

در این تحقیق غلظت های مختلف li2o (wt.% 12-0) با na2o در شیشه زیست فعال 45s5 جایگزین و اثر این جانشینی ها بر توانایی تشکیل آپاتیت (بصورت برون تنی) و پاسخ های سلول های استئوبلاست مطالعه شد. برای این منظور شیشه 45s5 با ترکیب sio2 45%، cao 24.5%، na2o 24.5% و p2o56% به روش ذوب تهیه و پس از تنش زدایی توسط برش به صورت قرص هایی درآورده شد. خواص ساختاری و توپوگرافی شیشه ها قبل و بعد از غوطه وری در مایع شبیه سازی شده بدن، برای زمان های مختلف، توسط آنالیز های xrd، ftir، sem/eds و afm بررسی شدند. همچنین سرعت تکثیر، چسبندگی و فعالیت آلکالین فسفاتاز سلول های استئوبلاست تهیه شده از فک نوزاد موش بر روی نمونه های مختلف توسط تکنیک های mtt وalp مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج xrd و ftir نشان داد که در شیشه فاقد لیتیم و همچنین شیشه با بیشترین غلظت لیتیم، فاز نانوآپاتیت کربناتی با بلورینگی ضعیف تشکیل شده و در مورد شیشه ها با غلظت کمتر ممانعتی در برابر تشکیل آپاتیت مشاهده شد. فاز آپاتیت تشکیل شده بر سطح شیشه های فاقد لیتیم و شیشه حاوی 12% لیتیم، مورفولوژی مشابهی داشته و از پولک های درهم پیچیده تشکیل شده بود. سرعت رشد و فعالیت آلکالین فسفاتاز سلول های کشت داده شده بر شیشه های حاوی لیتیم بالاتر از شیشه فاقد لیتیم بوده و با افزایش لیتیم، افزایش می یابد. به نظر می رسد که شیشه-های اصلاح شده توسط لیتیم بتوانند حتی موثرتر از شیشه 45s5 بصورت موفقیت آمیزی به عنوان پرکننده های عیوب استخوانی به کار روند.

در این تحقیق ترکیبات کلسیم فسفاتی دارای مقادیر مختلف منیزیم به روش سل ژل تهیه شد. برای این منظور از پیش ماده های تری اتیل فسفیت، نیترات کلسیم چهار آبه و نیترات منیزیم شش آبه به عنوان منابع تامین کننده p، ‍ca و mg استفاده شد. نسبت (ca+mg)/pبرابر 67/1 و مقدار منیزیم تا 3% مولی در نظر گرفته شد. رفتار حرارتی، ترکیب فازی و ساختار شیمیایی، ریزساختار و ریخت شناسی و نیز زیست سازگاری نمونه های تهیه شده با انجام آزمایش های tem,sem, ftir, xrd, sta و کشت سلولی فیبروبلاست بررسی شد. مقدار آب مورد نیاز در مرحله هیدرولیز، زمان و دمای فرایند کلسیناسیون، تغییرات درجه بلوری، اندازه بلورک ها، جابجایی پیک های پراش پرتو ایکس و نیز پارامترهای شبکه هیدروکسی آپاتیت مورد مطالعه قرار گرفت. به طور کلی نمونه های دارای منیزیم در دمای بهینه 600 درجه سانتی گراد، دارای دو فاز اصلی mg-ha و b-tcmp بودند. در مقادیر زیاد و کم منیزیم به ترتیب فازهای mgo و mghpo43h2o تشکیل شد. بررسی مقدار نسبی فازهای موجود نشان داد با افزایش دمای عملیات حرارتی و نیز افزایش مقدار منیزیم، مقدار نسبی فاز btcmp افزایش و mg-ha کاهش یافت. حضور منیزیم موجب تشویق فرایند بلوری شدن فاز هیدروکسی آپاتیت و جابجایی پیک ها در طیف های پراش پرتو ایکس، تایید کننده حضور منیزیم در ساختار بلوری b-tcp و ha بود. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه های دارای مقادیر مختلف منیزیم، حضور ذرات کروی در ابعاد 40-150 nm مشاهده شد. همچنین در بررسی های دقیق توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری، ذرات 20-100 nm(اغلب حدود 50nm) مشاهده گردید. بررسی زیست سازگاری نمونه ها نشان داد که منیزیم اثر منفی بر رشد سلولهای فیبروبلاست نداشته و نمونه های تهیه شده با مقدار منیزیم کمتر از 5/2 درصد مولی، زیست سازگار می باشند.

در این تحقیق، خمیرهای تزریق پذیر با استفاده از پلیمرهای طبیعی ژلاتین، سدیم کربوکسی متیل سلولز، سدیم آلژینات و ماده معدنی هیدروکسی آپاتیت/کلسیم فسفات دو فازی تهیه شدند. کلسیم فسفات دو فازی با استفاده از واکنش حالت جامد سنتز شده و بعد از 3 ساعت آسیاب در اسپکس، به ابعاد نانو رسید. bcp حاصل با نسبت وزنی 53:47 با هیدروکسی آپاتیت مخلوط و سپس همگن شدند. بررسی طیف پراش اشعه ایکس از bcp و bcp/ha، وجود فازهای هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم فسفات را تایید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی از bcp ، ابعاد نانومتری پودر را نشان داد. اندازه نانو در پودر معدنی، موجب افزایش برقراری پیوند با پلیمرها در خمیر می گردد. آزمایش طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز از خمیر و پودر ، بنیان های مشخصه هیدروکسی آپاتیت را نشان داد. کم شدن عمق پیک های مختلف مربوط به پلیمرها در طیف مربوط به خمیرها، به درصد کم پلیمرها در ترکیب خمیر، نسبت داده می شود. کاهش عمق پیک آب در خمیرها نسبت به نمونه های پلیمری، نشان دهنده برقراری موفق پیوند پلیمر با بخش معدنی است. خمیر دارای ژلاتین با 2/1% آلژینات و 67 % ترکیب کلسیم فسفاتی (ga12hb) و خمیر دارای ژلاتین و 4/0% سدیم کربوکسی متیل سلولز با 66 % ترکیب کلسیم فسفاتی (gc4hb)، به دلیل عدم تخریب در ساعت اول نسبت به دیگر نمونه ها و همین طور نرخ تخریب آهسته تر در طی یک هفته، به عنوان خمیرهای بهینه در نظر گرفته شدند. آزمایش تزریق پذیری دو خمیر بهینه، تزریق 84% برای gc4hb و 91% برایga12hb را نشان می دهد. خمیرها به صورت پیوسته تزریق شده و دارای حداقل فیلترپرس بودند. نیروی وارد شده از طرف دستگاه جهت تزریق دو خمیردر حدود 20 نیوتون بود که مشابه با نیروی وارد شده توسط دست جراح می باشد. مطالعه آزمایش طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز خمیرها، حضور بنیان های مربوط به پلیمرها و همچنین جزء معدنی را نشان داد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی گرفته شده از خمیر همچنین توزیع مناسب پودر معدنی در ترکیب و برقراری موفق پیوند آلی – معدنی را همانند تزریق پذیری تایید کرد. تصاویرmap گرفته شده، حضور عناصر اکسیژن، کربن، فسفر، کلسیم و بویژه منیزم را تایید کرد. بررسی رفتار سیلان خمیرها در حالت چرخشی، بیانگر افت ویسکوزیته با افزایش تنش برشی بود. در حالت ارتعاشی، مقاومت بخش مایع و جامد خمیرهای ویسکوالاستیک، بررسی شد. با افزایش کرنش وارده به خمیرها، مقاومت هر دو بخش مایع و جامد کاهش یافت که می توان آنرا به شکسته شدن پیوندها نسبت داد. در خمیر آلژیناتی انتقال رفتار جامد به مایع در کرنش های کمتر اتفاق افتاد که نشانگر سیالیت بیشتر آن نسبت به خمیر سلولزی می باشد. در مجموع خمیرها تیکسوتروپ بوده و دارای رفتار thinning shear می باشند. رهایش داروی سیم واستاتین علی رغم هیدروفوب بودن آن قابل توجه بود. هرچند که در ساعات اولیه مقدار داروی رهایش یافته بیش از اندازه ی مورد نیاز می باشد ولی به نظر می رسد که پایداری ساختاری خمیر اجازه تداوم رهایش بیش از حد را نداده است. خمیرهای تهیه شده در این تحقیق توانایی حمل بالای ماده معدنی به موضع استخوانی به همراه تزریق پذیری بالا و همچنین خواص سیلان و نرخ تخریب مناسب در طی یک هفته را دارا هستند. حضور منیزیم در ترکیب bcp باعث بهبود فعالیت بیولوژیکی آن می باشد. همچنین افزایش زیست فعالی وسرعت جذب بالاتر بخش معدنی به دلیل حضور کلسیم فسفات دوفازی نسبت به هیدروکسی آپاتیت تنها از دیگر مزیت های این خمیرها می باشد. مواد آلی موجود در خمیر بعد از قرارگیری در بدن در مایعات بیولوژیک بدن حل شده و منجر به رهایش دارو و همین طور آزاد سازی ماده معدنی می شود. تاثیر سیم واستاتین در تحریک استخوان سازی به همراه جذب پودر معدنی توسط بدن منجر به بازسازی بافت جدید استخوانی می گردد. در نتیجه این خمیرها می توانند نوید بخش امکان استفاده در کاربردهای ترمیم بافت استخوانی باشند.