کاربیدهای سمانته به گروه مواد سخت، مقاوم به سایش و دیرگداز تعلق دارند که در آن ذرات سخت کاربید به وسیله یک بایندر فلزی به یکدیگر متصل شده و به روش متالورژی پودر تولید می شوند. کاربیدهای سمانته کاربردهای گسترده ای اعم از برش فلزات، معدن کاری، سوراخکاری صخره ها و برش سنگ، شکل دهی فلزات بکار گرفته دارند. اگرچه سرمت های کاربید تنگستن- کبالت مهم ترین نوع تجاری کاربیدهای سمانته کاربید تنگستن هستند اما دارای معایب و محدودیت هایی هستند که زمینه تحقیقات بسیاری را فراهم آورده است. بیشتر تحقیقات در دو راستای جایگزین کردن کبالت به طور کامل یا جزئی با یک بایندر دیگر، جایگزین کردن کاربیدتنگستن به وسیله فاز کاربیدی سخت تر و ریز دانه کردن فاز کاربیدی، جهت گیری شده است. در این تحقیق، از فرایندهای آسیاکاری و تف-جوشی فاز مایع جهت تولید نانوکامپوزیت wc-20wt.%(fe,co) استفاده شد و تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برخی از پارامترهای موثر در خواص کاربیدهای سمانته مانند زمان آسیاکاری، تغییر نسبت آهن به کبالت، تغییر دمای تف جوشی و اثر افزودن کربن اضافی به منظور حذف فاز اتا، مورد ارزیابی قرار گرفت. از آزمون های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، سختی سنجی، سنجش و تعیین استحکام گسیختگی عرضی و چقرمگی شکست جهت مشخصه یابی نمونه ها، استفاده شد. نتایج نشان داد که سنتز پودر نانوکامپوزیت wc-20 wt.% (fe,co) با نسبت های آهن به کبالت 2به8، 1به1 و 7به3، به روش آسیاکاری پس از 25 ساعت آسیاکاری، با اندازه دانه کریستالی کمتر از 30 نانومتر و اندازه ذرات کمتر از 300 نانومتر، ترشوندگی مناسب و توزیع همگن کاربید تنگستن در بایندر محلول جامد(fe,co) امکان پذیر است. با افزایش زمان آسیاکاری در هر ترکیب شیمیایی، چگالی نسبی حاصل پس از تف جوشی، افزایش یافته و ذرات کاربید تنگستن از توزیع یکنواختی برخوردارند. چگالی نسبی در نمونه با نسبت آهن به کبالت برابر، پس از 25 ساعت آسیاکاری و تف جوشی کردن در دمای 1350 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت، به مقدار 2/98 درصد رسید. قطعه تولیدی از پودر نانوکامپوزیت تولید شده به روش آلیاژسازی، پس از پرس کردن و تف جوشی در دمای 1350 درجه سانتی گراد، نانوساختار بوده و اندازه دانه کریستالی کاربید تنگستن در نمونه ها، کمتر از 65 نانومتر است. با افزایش زمان آسیاکاری، سختی نمونه ها پس از تف جوشی افزایش یافته و در نمونه با نسبت آهن به کبالت برابر، به 1241 ویکرز می رسد و همچنین تغییرات سختی کاهش می یابد. استحکام گسیختگی عرضی و چقرمگی شکست نمونه ها با افزایش زمان آسیاکاری، کاهش می یابد. مشخصه یابی نانوکامپوزیت wc-20 wt.% (fe,co) با درصدهای مختلف آهن و کبالت نشان داد، نمونه با نسبت آهن به کبالت برابر، دارای بیشینه مقادیر چگالی نسبی، سختی، استحکام گسیختگی عرضی و چقرمگی شکست به ترتیب معادل %2/98، hv301241، mpa6/2079 و mpa?m 7/21 و مشخصات بهینه ریزساختاری است. پس از تف جوشی نانوکامپوزیت های تولیدی ، فاز ناخواسته اتا ایجاد شد که این فاز با افزودن کربن به مواد اولیه آلیاژسازی حذف گردید. سختی و چقرمگی شکست نمونه بهینه پس از حذف فاز اتا به ترتیب معادل hv301357 و mpa?m 9/24 است.

در این پژوهش جوشکاری غیرمشابه آلیاژهای آلومینیم 2024 و 5052 به روش اصطکاکی اغتشاشی صورت پذیرفت، بدین منظور سرعت چرخش و پیشروی ابزار به عنوان متغیرهای فرایند انتخاب شدند، در حالی که بقیه پارامترها (نظیر هندسه ابزار، زاویه انحراف ابزار و غیره) ثابت در نظر گرفته شدند. جوش های اصطکاکی اغتشاشی غیرمشابه با در نظر گرفتن سرعت چرخش و پیشروی به ترتیب برابر با 800، 1000 و 1250 دور در دقیقه و 50، 100 و 160 میلی متر بر دقیقه ایجاد شدند. به منظور دستیابی به شرایط بهینه از لحاظ استحکام کششی و انعطاف پذیری، تاثیر این پارامترها بر خواص مکانیکی (استحکام کششی، انعطاف پذیری و پروفیل سختی) و سیکل دمایی جوش اصطکاکی اغتشاشی حاصل مورد بررسی قرار گرفت. به کمک میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مجهز به سیستم طیف سنج توزیع انرژی ریزساختار اتصال مورد بررسی دقیق قرار گرفت. به منظور مطالعه تغییرات بافت پس از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی الگوی پراش پرتو ایکس فلزات پایه و منطقه اغتشاش مورد بررسی واقع شد. نتایج نشان داد که شرایط بهینه منجر به اتصال بدون عیب می گردد که ناشی از سیلان مناسب مواد و ریزساختاری با دانه بندی ریز و هم محور می باشد. اتصال ایجاد شده با سرعت چرخش و پیشروی به ترتیب برابر با 1250 دور در دقیقه و 160 میلی متر بر دقیقه بیشترین استحکام و انعطاف پذیری را در محدوده آزمایش از خود نشان داد، در حالی که سرعت چرخش و پیشروی به ترتیب برابر با 800 دور در دقیقه و 160 میلی متر بر دقیقه به دلیل سیلان نامناسب و تشکیل حفره در سمت پس ران کمترین استحکام و انعطاف پذیری را دارا بود. پروفیل سختی مقطع عرضی جوش در سمت آلیاژ آلومینیم 2024 نشان دهنده کاهش سختی در منطقه متاثر از حرارت نسبت به فلز پایه و منظقه اغتشاش بود، در حالی که در سمت آلیاژ آلومینیم 5052 افزایش اندک سختی منطقه اغتشاش نسبت به فلز پایه آلومینیم 5052 مشهود می باشد. در تمامی موارد منطقه اغتشاش شامل ریزساختار کاملا تبلور مجدد یافته، هم محور و بسیار ریز با اندازه دانه حدود 4 میکرون می باشد، در حالی که در منطقه متاثر از حرارت پیر شدن بیش از حد و درشت شدن ناچیز دانه ها مشاهده شد. نتایج آنالیز طیف سنج توزیع انرژی نشان دهنده رسوبات بسیار ریز غنی از مس با توزیع یکنواخت در منطقه اغتشاش می باشد. الگوی پراش پرتو ایکس تغییر بافت منطقه اغتشاش نسبت به فلز پایه را پس از فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نشان داد.

بخش آلی استخوان شامل الیاف کلاژن و بخش معدنی آن فاز آپاتیت کربناتی است که الیاف کلاژن در نقش زمینه و مینرال آپاتیت به صورت رسوباتی در این زمینه وجود دارد. در ساختار بافت استخوان یون هایی چونna+1 ،k+1 ، mg+2 ، co3-2 وf-1 وجود دارندکه در این بین sr+2 وf-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. حضور یون فلوئور و استرانسیم باعث تأثیرات متفاوتی بر خواص هیدروکسی آپاتیت می شود. با جایگزینی همزمان فلوئور و استرانسیم در ساختار هیدروکسی آپاتیت می توان از فواید این دو یون به صورت همزمان بهره برد. به صورتی که همزمان به کاهش میزان انحلال و افزایش میزان زیست فعالی هیدروکسی آپاتیت دست یافت. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر استرانسیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت بود. نانوپودر استرانسیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت با صفر ، 5، 10 و 20 درصد جایگزینی یون استرانسیم 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 مشخص نمودن عناصر موجود در ترکیب پودرهای تولید شده از آزمون آنالیز عنصری با تکنیک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) استفاده شد. همچنین از نقشه توزیع عناصر جهت بررسی و مقایسه میزان و نحوه توزیع عناصر استفاده گردید. برای تعیین مقدار استرانسیم جایگزین شده در ساختار استرانسیم فلوئور آپاتیت از آزمون یون سنجی به روش پلاسمای زوج القایی (icp-oes) استفاده شد. به منظور ارزیابی رفتار زیست فعالی، استرانسیم فلوئور آپاتیت تولید شده به روش آسیاکاری پرانرژی به مدت پانزده روز در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf)، غوطه ور گردید. تاثیر حضور یون استرانسیم بر زیست اضمحلالی و زیست فعالی پودر تولیدی از طریق اندازه گیری تغییرات غلظت یون های کلسیم و استرانسیم در محلول شبیه سازی شده بدن انسان در زمان های مختلف غوطه وری بررسی شد.تشکیل آپاتیت بر سطح نمونه ها از طریق مطالعه با میکروسکوپ الکترونی روبشی، بررسی شد. نتایج حاصل از پراش پرتو ایکس (xrd) به همراه آزمون طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه (ftir) نشان داد که پودر استرانسیم فلوئورآپاتیت خالص به روش آسیاکاری پر انرژی تولید شد و زمان بهینه آسیاکاری 12 ساعت تعیین شد. عملیات حرارتی نمونه ها در دمای 600 درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت باعث شد درجه بلوری شدن افزایش یابد. در اثر افزایش میزان حضور یون استرانسیم در ساختار فلوئور آپاتیت، پارامترهای شبکه a و c و همچنین میزان بلورینگی ساختار افزایش یافت. آزمون آنالیز عنصری با تکنیک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) نشان داد که تمامی عناصر موجود در پودرهای تولیدی در تصویر آنالیز عنصری آشکار شده است. آزمون میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) نشان داد که اندازه ذرات پودر تولیدی بین 30 تا 50 نانومتر است. نتایج حاصل از بررسی زیست اضمحلالی و زیست فعالی پودرهای استرانسیم فلوئورآپاتیت نشان داد که با افزایش جایگزینی استرانسیم 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 استرانسیم ، زیست فعالی فلوئور آپاتیت را بهبود می بخشد و زیست فعالی پودر متناسب با مقدار استرانسیم جایگزین شده است به طوری که با افزایش مقدار استرانسیم ، زیست فعالی بهبود بیشتری می یابد.

نقص و آسیب بافت استخوانی از جمله اتفاق های معمول و مهم در زندگی روزمره انسان و درمان پزشکی است. یکی از راهکارهای معمول درمان در این گونه شرایط، پیوند زدن بافت بوده است. این راهکار درمانی معمولا با مشکلاتی از قبیل کمبود بافت اهدا کننده همراه است. برای غلبه بر این مشکل، مهندسی بافت با رویکرد تولید داربست های (فوم) سه بعدی از موادی با ترکیب مشابه بافت جایگزین گسترش پیدا کرده است تا با تحریک مکانیزم های بازسازی خود بدن، به درمان و ترمیم بافت آسیب دیده کمک کند. شیشه زیست فعال و هیدروکسی-آپاتیت از جمله بیوسرامیک های مورد استفاده در مهندسی بافت استخوان است. با وجود زیست فعالی قابل توجه این بیوسرامیک ها، کاربرد آن ها به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود است. به تازگی فورستریت نیز به عنوان یک بیوسرامیک برای کاربردهای پزشکی پیشنهاد شده است. فورستریت با خواص مکانیکی و زیست سازگاری مناسب می تواند تا حدودی مشکلات کاشتنی های متخلخل تحت بار را برطرف سازد. هدف از پژوهش حاضر، تولید و مشخصه یابی فوم های نانوساختار فورستریتی و پوشش دهی هیدروکسی آپاتیت و شیشه زیست فعال بر روی آن ها با توجه به مزایای بیوسرامیک های نانوساختار و فرایند قالب ریزی ژل بود. به این منظور، فوم های فورستریتی به روش قالب ریزی ژل تولید شد و پوشش دهی هیدروکسی آپاتیت و شیشه زیست فعال بر روی آن ها به روش سل- ژل و در فشار پایین انجام شد. مشخصه یابی فوم های تولیدی و از جمله؛ بررسی ساختار فازی، تعیین اندازه ذرات، مطالعه ساختار فوم ها، بررسی اندازه و مورفولوژی تخلخل فوم ها، توسط تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز طیف سنجی توزیع انرژی پرتوایکس (eds) انجام گرفت. آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن به منظور بررسی زیست فعالی و زیست-اضمحلالی فوم ها انجام گرفت و از روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز طیف سنجی توزیع انرژی پرتوایکس برای تشخیص و تایید تشکیل لایه آپاتیت و بررسی میزان پر شدن حفرات استفاده شد. از تکنیک طیف سنجی نوری زوج پلاسمای القایی (icp-oes) برای تعیین میزان رهایش یون ها از فوم ها استفاده شد. میزان تخلخل فوم های تولیدی و رفتار مکانیکی آن ها به ترتیب با استفاده از روش ارشمیدس و اجرای آزمون های فشاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشانگر تولید موفقیـت آمیز فوم فورستریتی با استحکام حدود 2/7 مگاپاسکال و فوم-های فورستریتی پوشش داده شده با شیشه زیست فعال و هیدروکسی آپاتیت هر دو با استحکام حدود 5/7 مگاپاسکال بود. میزان تخلخل های -فوم های تولیدی نیز بالاتر از 75 درصد، اندازه دانه های آن ها کم تر از 50 نانومتر و اندازه حفرات آن ها بین 60 تا 320 میکرومتر بود. مشاهده شد که با پوشش دهی فوم های فورستریتی استحکام فشاری آن ها به دلیل کاهش ابعاد و درصد تخلخل ها، افزایش جزئی پیدا می کند. ازسوی دیگر، نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن، زیست فعالی و زیست اضمحلالی بهتر فوم های پوشش داده شده را نسبت به فوم فورستریتی بدون پوشش نشان داد. جمعبندی حاکی از آن بود که با پوشش دهی فوم فورستریتی می توان به خواص مکانیکی و زیستی بهینه برای کاربردهای پزشکی دست یافت.

مهندسی بافت علم طراحی و تولید بافت های جدید برای ترمیم اندام های آسیب دیده و جایگزین قسمت های از دست رفته به علت عوامل مختلف است. هدف از اجرای پژوهش حاضر، بررسی تاثیر مقدار نانوذرات هیدروکسی آپاتیت بر خواص و ویژگی های فوم نانوساختار فورستریت با ویژگی دارا بودن کاربرد پزشکی است. به این منظور نانوپودرهای فورستریت وهیدروکسی آپاتیت به ترتیب به روش های آلیاژسازی مکانیکی و سل-ژل تولید شد و فوم های کامپوزیتی از نانوپودرهای مذکور به روش قالب ریزی ژل تهیه شد. فوم های کامپوزیتی با اضافه کردن پودر هیدروکسی آپاتیت به پودر فورستریت به میزان صفر، 10، 20 و 30 و درصد وزنی تهیه شد. آنالیز پراش پرتو ایکس به منظور بررسی ساختار فازی استفاده شد. بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه حفرات فوم های کامپوزیتی با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس برای مشخص نمودن ترکیب شیمیایی ساختار استفاده شد. به منظور بررسی اندازه ذرات فوم های کامپوزیتی تهیه شده، از میکروسکوپ الکترونی عبوری بهره گرفته شد. میزان تخلخل نمونه ها با استفاده از روش ارشمیدس تعیین شد. آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن به منظور بررسی خواص زیست فعالی و زیست اضمحلالی فوم های تولیدی انجام گرفت و از آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی برای تشخیص و تأیید تشکیل لایه آپاتیت و بررسی میزان پرشدن حفرات استفاده شد. از تکنیک طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی برای تعیین میزان رهایش یون های کلسیم و فسفر و منیزیم از فوم های کامپوزیتی استفاده شد. نتایج به دست آمده تولید موفقیت آمیز فوم کامپوزیتی نانوساختار با میزان تخلخل بالاتر از 77 درصد، اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر و اندازه حفره بین 60 تا 400 میکرومتر را نشان داد. با افزایش مقدار هیدروکسی آپاتیت در فوم های کامپوزیتی استحکام فوم ها کاهش یافت. مقادیر ماکزیمم به دست آمده برای استحکام فشاری و ضریب کشسانی به ترتیب برابر با 2/7 مگاپاسکال و 271/0 گیگاپاسکال بود. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن نیز زیست فعالی و زیست اضمحلالی بالای فوم های تولیدی را تأییدکرد. نتایج به دست آمده نشان داد که خواص به دست آمده برای فوم کامپوزیتی نانوساختار تولید شده می تواند این فوم را به عنوان کاندید نویدبخشی به منظور استفاده در کاربردهای مهندسی بافت مطرح سازد.

هدف از اجرای پژوهش حاضر، ساخت نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت و بررسی تأثیر افزودن نانوذرات بیوسرامیک فورستریت، به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، به منظور ارتقاء خواص مکانیکی و زیست فعالی آنبود. بدین منظور، نانوذرات فورستریت به روش سل – ژل ساخته شد. به منظور شناسایی ساختار فازیو تعیین اندازه دانه نانوپودر فورستریت تولیدی، از آزمون پراش پرتو ایکس(xrd) استفاده شد. در ادامه، نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت از طریق افزودن مقادیر 1، 2، 3 و 4 درصد وزنی نانوذرات فورستریت به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تجاری ((fuji ii gc ساخته شد. به منظور بررسی خواص مکانیکینانوکامپوزیت تولیدی، نمونه ها تحت آزمون های استحکام فشاری، خمشی به روش سه نقطه ای و کششی قطری قرار گرفتند.مورفولوژی سطح شکست نمونه ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. از آزمون رهایش فلوراید و محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به ترتیب به منظور بررسی خاصیت رهایش فلوراید و ارزیابی زیست فعالی نانوکامپوزیت تولیدی استفاده شد.تحلیل آماری با استفادهاز تحلیلواریانس یک سویه(one way anova) انجامشدوتفاوت ها بین مقادیر نتایج،درصورتی که05/0p< بود،ازنظرآماریمعناداردرنظر گرفتهشد.نتایج آزمون پراش پرتو ایکس، ترکیب فورستریت نانوکریستالی و خالص را تأیید نمود. بر اساس نتایج آزمون های مکانیکی، مقادیر وزنی بهینه نانوذرات فورستریت جهت افزایش استحکام فشاری، خمشی و کششی قطری به ترتیب مقادیر 3، 1 و 1 درصد وزنی به دست آمد. بر اساس نتایج آزمون رهایش فلوراید، میزان فلوراید آزاد شده از نانوکامپوزیت تولیدی اندکی کمتر از سیمان گلاس آینومر بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی،نتایج تغییرات ph محلول شبیه سازی شده بدن در زمان های مختلف غوطه وری و همچنین آزمون های طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی(icp-oes)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ(ftir) و آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds)، همگی زیست فعالی نانوکامپوزیت تولیدی را تأیید نمودند.بر اساس مطالعات آماری، اختلاف مقادیر نتایج بین تمامی گروه ها از نظر آماری معنادار بود. مجموعه نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت گلاس آینومر- فورستریت حاوی یک درصد وزنی نانوذرات فورستریت، به دلیل رفتار رهایش فلوراید مطلوب، بهبود خواص مکانیکی و افزایش زیست فعالی،می تواند گزینه مناسبی برایترمیم های دندانی و کاشتنی های ارتوپدی تحت بار باشد.

بیماری های بسیاری موجب آسیب قرنیه شده که گاه به نابینایی و از دست رفتن شفافیت آن منجر می شوند. تا کنون تنها راه درمان و بازیابی آسیب های قرنیه، پیوند قرنیه بوده است حال آن که این راه به دلیل پس زده شدن بافت پیوندی و یا کمبود بافت های اهدایی عمدتا با سختی هایی همراه است، بدین لحاظ بازسازی ارگان های طبیعی توسط مهندسی بافت از جمله راه های قابل توجه است. با استفاده از این روش جایگزین های مناسب بافت با در نظر گرفتن ویژگی های ذاتی بافت هدف، تهیه می شوند و می توان بر معایب روش پیوند غلبه کرد. قابل توجه است که داربست مناسب در مهندسی بافت قرنیه بایستی شبیه ساز ماتریکس خارج سلولی استرومای قرنیه باشد به این معنا که مشابه با آن ساختاری متشکل لایه های عمود بر هم الیاف موازی نانومتری داشته باشد. الاستومر جدید و تخریب پذیر پلی (گلیسرول سباکیت) با خواص بسیار شبیه به بافت های نرم سنتز شده و کاربرد آن در مهندسی بافت بسیاری از بافت های نرم مورد توجه قرار گرفته است. اما کاربرد این پلیمر در مهندسی بافت قرنیه و استفاده از آن به فرم الیاف نانومتری تاکنون انجام نشده به همین دلیل و در پژوهش حاضر ساخت داربست نانوالیاف موازی از این پلیمر مورد نظر قرار گرفت. بنابراین هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی امکان الکتروریسی این پلیمر به همراه پلی کاپرولاکتون، به عنوان عاملی برای افزایش ویسکوزیته محلول، با چشم انداز کاربرد در مهندسی بافت قرنیه در نظر گرفته شد. همچنین در این پژوهش، پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) با نسبت های متفاوت مولی از پیش سازهای اولیه با هدف بررسی تغییرات ساختاری و زیست سازگاری آن تهیه شد. سنتز پیش پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) مورد استفاده در الکتروریسی با استفاده از نسبت مولی یکسان و 2:2 سباسیک اسید و گلیسرین بود. مرحله بعدی پیش پلیمر نام برده با نسبت های وزنی متفاوت 1:1، 2:1، 3:1 و 4:1 به همراه پلی کاپرولاکتون در مخلوط اتانول و کلرفرم (9:1) حل شدند و تحت پارامترهای متفاوت نظیر غلظت های متفاوت محلول، ولتاژ و فاصله نازل و جمع کننده، الکتروریسی شد تا الیاف نانومتری با آرایش مناسب حاصل شود. جمع کننده مورد استفاده نیز الکترودهای موازی فلزی بودند که در فواصل مشخص از یکدیگر قرار گرفتند تا بهترین آرایش از الیاف موازی حاصل شود. نانوالیاف پلی کاپرولاکتون نیز از محلول با غلظت 10 درصد وزنی تهیه شد. در ادامه خواص ساختاری و شیمیایی، تخریب پذیری و زیست سازگاری نمونه های تهیه شده توسط روش mtt و قابلیت تحریک سیستم ایمنی با ایجاد تماس نمونه های تهیه شده با لکوسیت های خون بررسی شد. در چهارچوب سنتز پلی (گلیسرول سباکیت) از نسبت های مولی متفاوت 2:2 ،2:3 و 3:2 سباسیک اسید به گلیسرین، این پلیمر به روش مشابه ذکر شده در بالا تهیه شد و اثر تغییر نسبت های مولی بر نرخ تخریب و زیست سازگاری ارزیابی شد. نمونه های تهیه شده در تماس با سلول های اندوتلیوم قرنیه قرار گرفتند و تعداد سلول های زنده پس از 7 روز تماس شمارش گردید. از روش های مشخصه یابی روش هایی نظیر آزمون حرارتی افتراقی، پراش پرتو ایکس، آنالیز عنصری، رزونانس مغناطیسی هسته و کروماتوگرافی ژل تراوا در بررسی ساختار این پلیمر پس از تغییر نسبت های مولی مواد سازنده استفاده شدند. مطالعه مورفولوژی نانوالیاف جهت دار تهیه شده از دو پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) و پلی کاپرولاکتون، دستیابی به ساختار مناسب، شفاف و شبیه به ساختار واقعی قرنیه را نشان داد و این امر برآورده شدن ضرورت اولیه داربست های مناسب مهندسی بافت قرنیه را بیان می کند. در این مطالعه، اصلاح سازی روش الکتروریسی جهت تولید داربست های نانوالیاف، با تغییر شکل جمع کننده مورد استفاده به الکترودهای موازی فلزی بود. الیاف جهت دار در فاصله میان دو الکترود با قطر الیاف 550-300 نانومتر جمع آوری شدند. نتایج نشان داد که پایداری ساختاری، ترشوندگی و نرخ تخریب داربست های نانوالیاف تهیه شده در شرایط آزمایشگاهی بسیار تحت تاثیر نسبت وزنی پلیمرهای مورد استفاده بوده و این الیاف کاندیدای مناسبی در مهندسی بافت قرنیه خواهند بود. بررسی های ساختاری الیاف تهیه شده، بلورینگی پایین الیاف تهیه شده از آمیزه پلیمری پلی (گلیسرول سباکیت) و پلی کاپرولاکتون را نشان داد و با افزایش محتوی پلی (گلیسرول سباکیت) کاهش بلورینگی مشاهده شد. هیچ یک از داربست های تهیه شده سمی نبودند و حتی سلول های اندوتلیوم قرنیه در مجاورت داربست های تهیه شده از نسبت های وزنی 4:1 و 1:1 از دو پلیمر، از نرخ رشدی معادل با نمونه کنترل برخوردار بودند که تنها سلول های در تماس با محیط کشت بودند و آن ها هیچ گونه اثر تحریکی بر سلول های سفید خونی نداشته و موجب تحریک سیستم ایمنی بدن نشدند. میزان اتصالات عرضی پیش پلیمر پلی (گلیسرول سباکیت) تهیه شده با نسبت های مولی متفاوت از پیش سازهای اولیه، با افزایش میزان سباسیک اسید در ساختار (نسبت مولی 2:3) و مدت زمان پخت افزایش یافت. شبکه پلیمر با ترکیب 2:3 کمترین میزان بلورینگی را داشته که مستقیما اثر گذار بر نرخ تخریب آن در محلول بافری فسفات بود به نحوی که این ترکیب سریع ترین میزان تخریب طی 28 روز را نشان داد. در این ترکیب (نسبت مولی 2:3 سباسیک اسید و گلیسرین) وزن مولکولی بالا و میزان بالای واکنش های استری شدن به دلیل میزان بالاتر سباسیک اسید مشاهده شد. دو نسبت مولی 2:2 و 2:3 سباسیک اسید و گلیسرین در آزمون های زیست سازگاری رفتار بهتری داشته و سلول های زنده در تماس با این ترکیبات پس از 7 روز تماس نرخ رشد بهتری را نشان دادند.

استخوان نانو کامپوزیت حاوی ذرات هیدروکسی آپاتیت نانومتری در زمینه ای از رشته های کلاژن است. به دلیل شباهت ساختار و ترکیب شیمیایی هیدروکسی آپاتیت نانومتری مصنوعی با هیدروکسی آپاتیت بیولوژیک موجود در بخش معدنی بافت سخت بدن انسان استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانومتری برای کاشتنی های بدن موجب بهبود محسوس عملکرد آنها میشود. هدف از این پژوهش، تهیه و مشخصه یابی نانو پودر هیدروکسی آپاتیت به روش سل-ژل و با استفاده از مواد اولیه شامل پنتا اکسید اکسید فسفر و نیترات کلسیم تتراهیدرات تهیه شد. تاثیر زمان و دمای کلسینه کردن بر ترکیب فازی، اندازه دانه و میزان بلورینگی پودر نهایی مورد بررسی قرار گرفت. تکنیک پراش پرتوایکس به منظور تایید حضور فازهای مطلوب در ترکیب مورد استفاده قرار گرفت. به کمک آنالیز حرارتی افتراقی، خواص حرارتی ژل خشک شده ارزیابی شد. به منظور بررسی شکل و اندازه ذرات پودر نانو متری، از میکروسکوپ الکترونی عبوری بهره گرفته شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه نیز برای آنالیز بنیانهای موجود در پودر حاصل استفاده گردید. به منظور ارزیابی خواص سازگاری زیستی و مقایسه آن با خواص پودر هیدروکسی آپاتیت میکرونی و پودر هیدروکسی آپاتیت بیولوژیک، پودر هیدروکسی آپاتیت در محلول شبیه سازی شده بدن، به مدت چهارده روز غوطه ور گردید. از تکنیک طیف سنجی جذب اتمی برای تعیین میزان رهایش یون کلسیم از پودر هیدروکسی آپاتیت در زمانهای مختلف استفاده شد. تاثیر زمان پیرسازی ژل بر ترکیب فازی محصول نهایی بررسی شد. پوشش نانو ساختار هیدروکسی آپاتیت به روش سل-ژل غوطه وری بر روی زیر لایه تیتانیوم خالص تجارتی اعمال گردید. مورفولوژی و ریزساختار پوشش و فصل مشترک پوشش و زیر لایه به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در دمای کلسینه کردن 600 درجه سانتی گراد، فاز غالب در محصول تولیدی، هیدروکسی آپاتیت است و فازهای اکسید کلیسم و بتا تری کلسیم فسفات در دمای کلسینه کردن 700 درجه سانتی گراد و بالاتر از آن در پودر تولید شده دیده میشود. افزایش دمای کلسینه کردن، میزان بلورینگی را افزایش میدهد. زمان بهینه برای پیرسازی ژل برای دستیابی به پودر تک فاز هیدروکسی آپاتیت، 24 ساعت تعیین شد. تعیین اندازه دانه ها با کمک روش شرر و ویلیامسون-هال و همچنین تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری، حصول پودر با اندازه ذرات 20-35 نانومتر را تایید کرد. نتایج آزمون طیف سنجی جذب اتمی حاکی از افزایش غلظت یون کلسیم در محلول حاوی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت با گذشت زمان بود . مقادیر محاسبه شده برای غلظت یون کلسیم در این محلول به اعداد به دست آمده برای هیدروکسی آپاتیت بیولوژیک بسیار نزدیک است.تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی پیوستگی مناسب پوشش و زیر لایه را در فصل مشترک نشان داد. پوشش های نانو ساختار با اندازه دانه 35-40 نانومتر با زمان پیرسازی 24 ساعت برای پوشش و دمای کلسینه کردن 600 درجه سانتگراد به دست آمد. پودر نانومتری تهیه شده در این پژوهش میتوان در مصارفی چون تولید نانو کامپوزیت های پیوند استخوان مصنوعی، ساخت کاشتنی های ارتوپدی تکه ای و به عنوان حامل در رهایش دارو به کار رود. پوشش های نانو ساختار هیدروکسی آپاتیت نیز بر روی کاشتنی های تیتانیومی اعمال شده و به دلیل خواص، ساختار و ابعاد مشابه هیدروکسی آپاتیت بیولوژیک بخش معدنی استخوان، موجب کاهش زمان التیام شده و ضریب اطمینان درمان را نیز افزایش میدهند.

در این پروژه تولید کاربیدهای cec2 و cr7c3 از مخلوط پودر کروم و گرافیک با ترکیب cr00 c40 به روش آلیاژسازی مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر پارامترهای نطیر سرعت چرخش آسیا، نسبت وزنی گلوله به پودر و اندازه گلوله روی فرایند آلیاژسازی مکانیکی بررسی گردید.

آلیاژ پایه کبالت f-75 astm از جمله مواد زیست سازگار با مقاومت سایشی و خوردگی بالا می باشد که در ساخت انواع کاشتنی های جراحی کاربرد وسیعی دارد. در این پژوهش تأثیر متغیرهای ریخته گری دقیق شامل دمای پیشگرم قالب، جنس قالب و دمای بارریزی بر ساختار میکروسکوپی و رفتار سایشی این آلیاژ مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه ها با استفاده از روش ریخته گری دقیق با قالب توپرتهیه شد و سپس تحت عملیات حرارتی انحلالی در دمای 1220 درجه سانتیگراد به مدت 1 و 4 ساعت و عملیات حرارتی پیرسازی در دمای 850 درجه سانتیگراد به مدت 7 و 10 ساعت قرار گرفت. برای مشخصه یابی نمونه ها از متالوگرافی نوری و الکترونی، پراش پرتو ایکس، آنالیز حرارتی تفاضلی و آزمایش سایش وسختی سنجی ماکرو استفاده گردید. تأثیر متغیرهای فوق بر ریزساختار آلیاژ به کمک نرم افزار شبیه سازی procast نیز مورد ارزیابی قرار گرفت و فواصل بین بازوهای دندریتی به عنوان معیار مقایسه انتخاب شد. نتایج نشان داد که با تغییر جنس قالب، فواصل بین بازوهای دندریتی ثانویه، ساختار دانه بندی، کسر حجمی کاربیدها و نسبت کسر حجمی کاربیدهای بلوکی به یوتکتیکی موجود در ریزساختار به میزان کمی تغییر یافت. همچنین تغییر زیادی در رفتار سایشی و سختی آلیاژ دیده نشد. بر اساس نتایج شبیه سازی، چهار دمای پیشگرم قالب 550، 700، 850 و 1000 درجه سانتیگراد انتخاب شد. افزایش دمای پیشگرم قالب باعث کاهش محسوسی در رسوبات کاربیدی در مرزدانه ها، افزایش متوسط اندازه دانه از حدود 50 میکرون به 150 میکرون، افزایش فواصل بین بازوهای دندریتی ثانویه، بهبود رفتار سایشی شد. تغییر دمای بارریزی از 1430 تا 1490 درجه سانتیگراد منجر به خشن شدن دندریت ها و افزایش فواصل بین بازوهای دندریتی ثانویه از 62 تا 72 میکرون گردید. سیکل عملیات حرارتی انحلال باعث حذف کاربیدهای یوتکتیکی ، توزیع مناسب و پخش شدن کاربیدهای بلوکی و رشد دانه ها شد. با انجام عملیات حرارتی پیرسازی، استحاله برشی تبدیل ساختار کریستالی فاز زمینه از مکعبی با وجوه مرکزدار (fcc) به شش وجهی فشرده (hcp) رخ داد که باعث بهبود رفتار سایشی آلیاژ گردید. کسر حجمی فاز استحاله یافته با زمان و دمای پیرسازی ارتباط داشت. با توجه به نتایج تجربی و مدل شبیه سازی، دوغاب سرامیکی با درصد سیلیکای کمتر برای قالبگیری، دمای پیشگرم قالب 1000 درجه سانتیگراد و دمای بارریزی 1470 درجه سانتیگراد به عنوان شرایط بهینه ریخته گری دقیق آلیاژ پایه کبالت زیستی f-75 انتخاب گردید.

با وجود خواص زیستی مناسب هیدروکسی آپاتیت، استفاده از بیوسرامیک های جایگزین با خواص مکانیکی بهتر و زیست سازگاری مناسب می تواند تا حدودی مشکلات کاشتنی های تحت بار را برطرف سازد. به تازگی، فورستریت به عنوان یک بیوسرامیک برای کاربردهای پزشکی پیشنهاد شده است. از طرف دیگر، فورستریت نانومتری می تواند رفتار و عملکرد زیستی بهتری را در برداشته باشد. هدف از این پژوهش، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر فورستریت به روش آلیاژ سازی مکانیکی و سل- ژل و ساخت قطعه چگال فورستریت نانوساختار از پودر نانومتری است. پودر فورستریت با اجرای یک مرحله عملیات آلیاژ سازی مکانیکی و سپس عملیات حرارتی ساخته شد. مواد اولیه شامل اکسید سیلیسیم و کربنات منیزیم بود و از هگزا فلویور سیلیکات به عنوان عامل تسریع کننده فرایند استفاده شد. تأثیر زمان آلیاژ سازی مکانیکی و دمای عملیات حرارتی بعدی بر ساختار فازی و اندازه دانه پودر نهایی بررسی شد. فرایند ساخت نانوپودر فورستریت به روش سل- ژل با استفاده از نیترات منیزیم آبدار و اکسید سیلیسیم کلوییدی اجرا شد. به منظور رسیدن به ساختار خالص در دمای پایین و اجرای عملیات حرارتی در زمان کم، از ساکارز و پلی وینیل الکل به عنوان مواد تشکیل دهنده زمینه پلیمری استفاده شد. تاثیر دمای کلسینه کردن و میزان ساکارز بر ترکیب فازی، اندازه دانه و مورفولوژی پودر نهایی بررسی شد. خواص زیست فعالی نانوپودر فورستریت تهیه شده (با هر دو روش) با غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن به مدت چهارهفته، بررسی شد. آزمون کشت سلول به منظور ارزیابی زیست سازگاری نانوپودر فورستریت در غلظت های مختلف به انجام رسید و مورفولوژی ونحوه رشد سلول ها در سطح قطعات نانوکریستال فورستریت با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. قطعه چگال فورستریت با فرایند تف جوشی دو مرحله ای ساخته شد و ارزیابی شد. از روش های پراش پرتو ایکس (xrd)، آنالیز حرارتی افتراقی ( dtaو tg)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به منظور مشخصه یابی پودر تولیدی استفاده شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف سنجی جذب اتمی (aas)، اسپکتروفتومتری و آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) به منظور ارزیابی خواص زیست فعالی نانوپودر فورستریت استفاده شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) به منظور ارزیابی مورفولوژی سلول-های کشت شده در سطح نانوسرامیک فورستریت استفاده شد. نتایج نشان داد که بدون حضور عامل فلویوردار، فاز خالص فورستریت با اندازه دانه 56 نانومتر و اندازه ذرات حدود 25-60 نانومتر بعد از 10 ساعت آلیاژ سازی مکانیکی و یک ساعت عملیات حرارتی در 1200 درجه سانتی گراد، حاصل شده است. در اثر حضور عامل فلویوردار، فورستریت خالص با اندازه دانه 28 نانومتر بعد از 5 ساعت آلیاژ سازی مکانیکی و یک ساعت عملیات حرارتی در 900 درجه سانتی گراد تهیه شد. همچنین با اجرای فرایند سل- ژل، نانوپودر فورستریت با اندازه دانه حدود 17-20 نانومتر و اندازه ذرات 10-35 نانومتر با استفاده از نسبت مولی ساکارز به منیزیم معادل 4 به 1 در دمای 800 درجه سانتی گراد و به مدت 2 ساعت حاصل شد. افزایش میزان ساکارز و یا کاهش آن، موجب افزایش دمای تشکیل فورستریت کاملاً خالص شد. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن حاکی از آن بود که نانوپودر فورستریت بر خلاف فورستریت میکرونی 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 نانوپودر فورستریت بر روی سلول ها بود. درغلظت های پایین فورستریت، علاوه بر عدم سمیت سلولی، رفتار تشویق به رشد سلولی نیز مشاهده شد. نتایج آزمون چسبندگی سلولی بر سطح بیوسرامیک فورستریت نانوساختار نیز نشان دهنده چسبندگی و رشد سلول ها در سطح سرامیک بود. قطعه چگال فورستریت (22/0± 1/98 درصد چگالی تیوری) از نانوپودر فورستریت تهیه شده به روش آلیاژ سازی مکانیکی، با اندازه دانه 65-70 نانومتر با استفاده از فرایند تف جوشی دو مرحله ای تهیه شد. همچنین قطعه چگال فورستریت (18/0± 6/98 درصد چگالی تیوری) از نانوپودر فورستریت تهیه شده به روش سل- ژل، با اندازه دانه 30-45 نانومتر با استفاده از فرایند تف جوشی دو مرحله ای تهیه شد. با توجه به زیست فعالی و زیست سازگاری نانوپودر فورستریت، پودر و قطعه چگال نانومتری تهیه شده در این پژوهش می تواند در مصارفی مانند پر کردن عیوب استخوانی و ساخت کاشتنی های ارتوپدی و دندانی تحت بارگذاری به کار رود.

امروزه برجهای خنک کن برای تسهیل در انتقال حرارت کاربرد وسیعی پیدا کرده است و کنترل خوردگی آب برجهای خنک کن یکی از اولویتهای مهم در بسیاری از صنایع میباشد. کیفیت آب در میزان خوردگی این آبها نقش مهمی دارد و از این رو تحقیقاتی در رابطه با تاثیر پارمترهای مختلف آب نظیر اکسیژن حل شده، املاح سختی آور آب نظیر کلسیم و منیزیم، آنیون های کلراید و سولفات بر خوردگی تعدادی از مواد ساختمانی مورد استفاده در این سیستم ها انجام شده است. هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر میزان غلظت یون کلر و میزان غلظت یون کلر و میزان سختی کلسیم بر رفتار خوردگی فولاد ساده کربنی در آب برجهای خنک کننده و ارزیابی تاثیر پارامترهای فوق برخوردگی مس در سیستم خنک کننده بوده است. در پژوهش حاضر نمونه های از جنس فولاد ساده کربنی و مس تهیه شده و پس از آماده سازی در آب خنک کننده حاوی غلظت های مختلف یون کلر و سختی کلسیم مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج آزمونهای الکتروشیمیایی نشان داد که در مورد فولاد ساده کربنی، سرعت خوردگی با افزایش غلظت یون کلر تا غلظت مشخصی افزایش یافته و سپس کاهش مییابد. علت افزایش سرعت خوردگی به خاطر تغییر ماهیت حفاظتی فیلم زنگ آهن و کاهش سرعت خوردگی به خاطر کاهش انحلال اکسیژن و تشکیل جفتهای یونی میباشد که قابلیت اکسیداسیون کمتری نسبت کانیون فرو دارند. در مورد مس افزایش غلظت یون کلر باعث افزایش سرعت خوردگی مس میگردد که علت میتواند به تشکیل جفت های یونی بین کلر و مس مربوط باشد که با افزایش غلظت یون کلر تمایل به تولی کاتیونهای cu+2 دارند.

آلیاژهای پایه کبالت به دلیل خواص مکانیکی خوب, زیست سازگاری و مقاومت خوردگی مناسب، به طور وسیعی برای ساخت ایمپلنت ها و سازه ها در جراحی ارتوپدی و دندانپزشکی به کار می روند. پوشش دهی ایمپلنت ها با مواد زیست فعال نظیر هیدروکسی آپاتیت و شیشه زیستی باعث بهبود تثبیت آنها در بدن می گردد. روش های مختلفی برای پوشش دهی ارایه شده اما پوشش دهی و زیست فعال سازی سطحی اگر بتواند همزمان با فرایند ساخت باشد، از نظر صرفه اقتصادی، کیفیت بالاتر و صرفه جویی زمانی، مطلوب تر است. ایمپلنت های آلیاژ کبالت- کرم- مولیبدن به روش ریخته گری دقیق ساخته می شود و معمولاً پس ریخته گری تحت عملیات حرارتی انحلال قرار می گیرد. هدف از پژوهش حاضر، زیست فعال سازی سطح آلیاژ astm f-75 و اعمال پوشش زیست فعال بر سطح، در حین اجرای فرایند ریخته گری دقیق و عملیات حرارتی بود. زیست فعال سازی سطح آلیاژ astm f-75 به این صورت انجام شد که مذاب آلیاژ فوق درون قالب های تهیه شده با روش ریخته گری دقیق که سطح داخلی آنها با پودر هیدرکسی آپاتیت پوشانده شده بود، با تکنیک ریخته گری گریز از مرکز، ریخته گری شد. تأثیر دمای پیشگرم قالب بر خواص پوشش بررسی شد. به این منظور دماهای پیشگرم مختلف آزمایش و توزیع درجه حرارت در حین ریخته گری به وسیله مدل سازی عددی انجام شد. برای زیست فعال سازی سطح در حین عملیات حرارتی انحلال, زیر لایه ریختگی از جنس آلیاژ astm f-75, در مجاورت مخلوطی از پودر هیدروکسی آپاتیت- شیشه زیستی عملیات حرارتی شد. برای ارزیابی زیست فعالی در آزمایشگاه، نمونه ها در مایع شبیه سازی شده بدن غوطه ور شدند. نتایج نشان داد پوششی زیست فعال، غنی از کلسیم و فسفر، بر روی سطح زیرلایه آلیاژ کبالت-کرم- مولیبدن شکل گرفت و فقط هیدروکسی آپاتیت به طور جزیی به تری کلسیم فسفات تبدیل شده بود. نتایج ارزیابی آزمایشگاهی زیست فعالی و تشکیل آپاتیت شبه استخوانی بر سطح ، نشانگر توانایی ایمپلنت برای افزایش قابلیت همبندی با استخوان و ترویج رشد آن، هنگام استفاده به عنوان ایمپلنت دندانی و ارتوپدی بود.

پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت به دلیل چقرمگی شکست پایین و چسبندگی ناکافی بین پوشش و زیرلایه، تأمین کننده دوام و پایداری مطلوب کاشتنی فلزی نخواهد بود. لذا کاربرد نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت با تقویت کننده های سرامیکی نظیر زیرکونیا مورد توجه قرار گرفته است. با در نظر داشتن ساختار نانوکامپوزیتی استخوان و ساخت کامپوزیتی نانومتری که مشابهت رفتاری هر چه بیشتر با بافت سخت بدن را موجب می شود می توان حفظ زیست سازگاری و زیست فعالی مطلوب هیدروکسی آپاتیت و کنترل نرخ انحلال پوشش و بهینه نمودن خواص مکانیکی آن را انتظار داشت. هدف از این پژوهش، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر و پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال به روش سل- ژل بود. نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا به روش سل- ژل و با استفاده از مواد اولیه شامل پیش سازهای کلسیم، فسفر، زیرکونیم و ایتریم تهیه شد و پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت-زیرکونیا نیز به روش سل- ژل غوطه وری بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال تهیه شد. تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب استفاده شد. تأثیر دمای کلسینه کردن بر ترکیب فازی، اندازه دانه و میزان بلورینگی پودر و پوشش های نهایی مورد بررسی قرار گرفت. تأثیر تغییر میزان اکسید پایدارکننده ایتریا بر ترکیب فازی محصولات نهایی بررسی شد و به کمک آنالیز حرارتی افتراقی (dta)، 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. به منظور بررسی شکل و اندازه ذرات پودر نانومتری، از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) بهره گرفته شد. مورفولوژی و ریزساختار پوشش و فصل مشترک پوشش و زیرلایه به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و نحوه توزیع ذرات تقویت کننده در زمینه هیدروکسی آپاتیت توسط تکنیک (eds ) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی نرخ انحلال و خواص سازگاری زیستی و مقایسه آن با خواص پوشش هیدروکسی آپاتیت تک فاز، پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-زیرکونیا در محلول سرم فیزیولوژی (9/0 درصد کلرید سدیم) به مدت چهار روز غوطه ور گردید. از تکنیک طیف سنجی جذب اتمی (aas) برای تعیین میزان رهایش یون کلسیم از پوشش های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-زیرکونیا استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی گراد، فاز غالب در محصول تولیدی، هیدروکسی آپاتیت و زیرکونیا با شبکه های بلوری مختلف است و فازهای تری کلسیم فسفات وcazro3 به میزان جزیی در ساختار دیده می شوند و میزان آن ها با افزایش دمای کلسینه کردن افزایش می یابد. بلورینگی پودر و پوشش های کامپوزیتی کلسینه شده در 950 درجه سانتی گراد به ترتیب حدود 70 و 80 درصد ارزیابی شد که نسبت به پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت افزایش نشان می دهد. تعیین اندازه دانه ها با کمک روش شرر و تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری، حضور نانوذرات زیرکونیا (20-30 نانومتر) در زمینه هیدروکسی آپاتیت با نانوذرات 40-80 نانومتری را تأییدکرد. همچنین توزیع یکنواختی از ذرات تقویت کننده زیرکونیا در میان ذرات فاز زمینه هیدروکسی آپاتیت مشاهده شد. پوشش های نانوساختار نیز در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت و با نرخ آرام حرارت دهی به دست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، پیوستگی مناسب پوشش و زیرلایه را در فصل مشترک نشان داد. نتایج آزمون طیف-سنجی جذب اتمی حاکی از افزایش غلظت یون کلسیم آزاد شده از پوشش ها با گذشت زمان بود و میزان یون کلسیم آزاد شده در پوشش های کامپوزیتی نسبت به پوشش تک فاز هیدروکسی آپاتیت کمتر بود. پودر نانوساختار کامپوزیتی تهیه شده در این پژوهش می تواند در مصارفی چون تولید نانوکامپوزیت های پیوند استخوان مصنوعی، ساخت کاشتنی های ارتوپدی تکه ای به کار رود. پوشش های نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا نیز به دلیل ساختار و ابعاد نانومتری فازهای تشکیل دهنده، موجب کاهش مدت زمان تثبیت کاشتنی در مجاورت بافت سخت شده و ضریب اطمینان درمان را افزایش خواهند داد.

زیرکونیای پایدار شده با 3 درصد مولی ایتریا (3y-tzp) به واسطه خواصی نظیر پایداری خوب شیمیایی و ابعادی، استحکام مکانیکی خوب، چقرمگی و ضریب یانگ مناسب برای ساخت پروتز های جراحی ارتوپدی و تهیه ترمیم های دندانی مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش پودر نانومتری زیرکونیای پایدار شده با 3 درصد مولی ایتریا به روش سل- ژل تهیه و خواص آن مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر مناسبی از اکسی کلراید زیرکونیم (zroc12.8h2o) و نیترات ایتریم (y(no3)3.6h2o) با استفاده از اتانول به عنوان حلال بر روی همزن مغناطیسی تا تشکیل ژل با یکدیگر مخلوط شدند. ژل حاصل پس از خشک کردن، در دماهای مختلف و به مدت زمان های مختلف کلسینه گردید. رفتار حرارتی ژل خشک شده با استفاده از آزمون حرارتی همزمان (tg-dta) بررسی گردید. شناسایی فازها و بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات با استفاده از تکنیک های پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و عبوری (tem) انجام شد. توزیع اندازه ذرات پودر سنتز شده نیز با استفاده از آزمون توزیع اندازه ذرات تعیین گردید و سطح ویژه پودر به روش bet به کمک آزمون جذب گاز نیتروژن ارزیابی شد. آنالیز حرارتی ژل خشک شده نشان داد که کاهش وزن تا دمای 600 درجه سانتی گراد به وقوع می پیوندد و پس از آن تغییراتی در اثر حرارت در نمونه ملاحظه نمی شود لذا دمای بهینه برای کلسینه کردن ژل خشک شده، 600 درجه سانتی گراد انتخاب گردید. الگوی پراش پرتو ایکس ژل خشک شده ساختاری شبه آمورف را نشان داد در صورتی که الگوی پراش پرتو ایکس پودر کلسینه شده، پیک هایی را آشکار ساخت که با الگوی پراش پلی کریستال زیرکونیای تتراگونال (tzp) مطابقت داشت. اندازه کریستالیت های پودر با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس و به کمک رابطه شرر محاسبه و مقدار تقریبی20 نانومتر بدست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که پودر تولیدی حاوی آگلومره هایی در حدود 80 نانومتر می باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز نتایج مربوط به اندازه کریستالیت ها و ذرات را تایید نمود. با افزایش دمای کلسینه کردن به 1200 درجه سانتی گراد، هیچ گونه فاز جدیدی در الگوی پراش پرتو ایکس پودر کلسینه شده مشاهده نشد و فقط اندازه کریستالیت های آن به 34 نانومتر افزایش یافت که مفهوم آن این است که پودر تولیدی از پایداری حرارتی خوبی برخوردار بوده و ساختار نانوبلوری آن حتی در دمایی نزدیک به دمای زینتر کردن، حفظ می شود و همچنان به صورت تک فاز تتراگونال باقی می ماند. نتایج نشان می دهد که با استفاده از روش سل- ژل اجرا شده توزیع یکنواختی از ایتریا در محصول تولیدی بدست آمده است و پایداری فاز تتراگونال تا دماهای بالا نیز این مطلب را تایید می کند. نانوپودر زیرکونیای پایدار شده تولیدی می تواند برای کاربردهای پزشکی کاندید مناسبی باشد.

در چند دهه اخیر توسعه مواد جاذب برای استتار تجهیزات نظامی از دید رادار پیشرفت شایان توجهی داشته است. آلاییدن فریت های هگزاگونالی با یون های مغناطیسی و غیر مغناطیسی، یکی از روش های افزایش میزان تلفات انعکاس این مواد در محدوده امواج رادار می-باشد. در این پژوهش، سه نوع فریت استرانسیوم آلاییده شده توسط یون های منگنز، تیتانیم و کبالت با فرمول شیمیایی srfe9mn1.5ti1.5o19، srfe9mn1.5co1.5o19 و srfe9co1.5ti1.5o19 به روش حالت جامد تهیه شد. برای ساخت هر ترکیب، ابتدا مخلوط پودر مواد اولیه شامل کربنات استرانسیوم ((srco3 ، کربنات منگنز((mnco3، اکسید آهن سه ظرفیتی (fe2o3)، اکسید تیتانیم(tio2 ) و اکسید کبالت (co3o4) به نسبت وزنی استوکیومتری به مدت 6 ساعت آسیاکاری شد. سپس مخلوط همگن تهیه شده تا دمای1250 درجه سانتیگراد در اتمسفر محیط حرارت داده شد تا ترکیب مورد نظر در آن ایجاد شود. پس از تهیه پودر فریت به منظور کوچک شدن اندازه ذرات مجدداً به مدت 18 ساعت تحت آسیاکاری قرار گرفت. مواد مرکب فریت-رزین اپوکسی حاوی 50، 60، 70 و 80 درصد فریت تهیه شد. دیسک هایی به قطر چهار سانتیمتر و ضخامت های 7/1، 8/1 و 9/1 میلیمتر از مواد مرکب آماده گردید. جهت بررسی رفتار خوردگی مواد مرکب تهیه شده به عنوان پوشش بر روی اهداف راداری شناور در آب دریا، پوششی از مواد مرکب تهیه شده بر زیرلایه ای از جنس آلیاژ آلومینیوم 5083 اعمال شد. از دستگاه پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و پذیرفتاری سنج جهت فازیابی، بررسی میکروساختار، آنالیز عنصری و پذیرفتاری مغناطیسی پودرهای تهیه شده استفاده شد. تلفات انعکاس دیسک های تهیه شده بر حسب فرکانس توسط دستگاه آنالیز کننده امواج اندازه گیری شد. رفتار خوردگی پوشش تهیه شده با استفاده از روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. پودر های تهیه شده همگی تک فاز بوده و ساختار هگزاگونالی نوع m در آن ها تشکیل شده است. بیشترین میزان تلفات و بزرگترین پهنای باند فرکانسی برای دیسک هایی به ضخامت 8/1 میلیمتر و حاوی 70 درصد فریت برای هر سه ترکیب به دست آمد و مشخص شد که srfe9mn1.5ti1.5o19 بیشترین میزان تلفات را دارا می باشد. پهنای باند فرکانسی جذب این ترکیب برای تلفاتی برابر db15- حدود 3گیگاهرتز به دست آمد لذا می تواند به عنوان کاندید مناسبی جهت جذب امواج رادار معرفی گردد. همچنین پوشش ایجاد شده به لحاظ مقاومت به خوردگی در آب دریا قابل رقابت با سایر پوشش های پلیمری مورد استفاده در محیط های دریایی می باشد.

هیدروکسی¬اپاتیت متخلخل به دلیل زیست¬سازگاری و زیست¬فعالی بالا، ترکیب مشابه با ترکیب استخوان و ایجاد امکان رشد بافت به درون تخلخل¬ها در مهندسی بافت استخوان بسیار مورد توجه قرار گرفته و به منظور ایجاد بیوماده¬ای با ترکیبی نزدیک¬تر به ترکیب استخوان، برای جانشینی برخی یون¬ها در ساختار هیدروکسی¬اپاتیت تلاش و اقدام شده است. جایگزینی فلوئور و منیزیم در ساختار هیدروکسی¬اپاتیت با هدف بهبود خواص بیولوژیکی و فیزیکی انجام گرفته است. انتظار می¬رود افزودن دیوپسید، شیشه سرامیکی با استحکام مکانیکی و زیست¬فعالی بالاتر، منجر به بهبود خواص مکانیکی و زیست¬فعالی منیزیم¬فلوئوراپاتیت شود. در این پژوهش، فوم های منیزیم¬فلوئوراپاتیت با 10، 20 و30 درصد وزنی دیوپسید به روش قالب¬ریزی¬ژل ساخته شد. تخلخل و استحکام فوم¬ها به ترتیب با روش ارشمیدس و آزمون فشار اندازه¬گیری شد. بررسی ساختار فازی و شناسایی فازها، تعیین اندازه ذرات، مطالعه ساختار فوم ها، بررسی اندازه و مورفولوژی تخلخل فوم¬ها، توسط روش¬های پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز طیف سنجی تفکیک انرژی پرتوایکس (eds) انجام گرفت. آزمون غوطه وری فوم¬ها در محلول رینگر به منظور بررسی زیست¬فعالی و زیست-اضمحلالی آن¬ها انجام گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز طیف¬سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (ftir) برای تشخیص و تایید تشکیل لایه آپاتیت شبه استخوانی و از روش طیف¬سنجی نوری زوج پلاسمای القایی (icp-oes) برای تعیین میزان رهایش یون¬ها از فوم¬ها استفاده شد. نتایج نشان داد که فوم ها با موفقیت ساخته شده و تخلخل فوم¬ها بین 50 تا 70 درصد است. ارزیابی های به عمل آمده، تشکیل آپاتیت شبه استخوانی بر سطح هر چهار نوع فوم را تایید کرد فوم حاوی 10 درصد دیوپسید حداکثر استحکام فشاری (mpa 6) را داشت و فوم حاوی 30 درصد دیوپسید، بیشترین زیست¬فعالی را ظاهر ساخت. نتایج نشان داد که فوم¬های نانوکامپوزیتی منیزیم فلوئوراپاتیت- دیوپسید با خواص مکانیکی و زیست¬فعالی قابل قبول، کاندیدی مناسبی برای کاربردهای مهندسی بافت می¬باشد.

مطالعات نشان داده است که استفاده از ذرات با اندازه دانه زیر 100 نانومتر به عنوان تقویت کننده در زمینه هیدروکسی آپاتیت می تواند خواص مختلف این بیوسرامیک را بهبود بخشد. به این منظور، از نانو پودر دیگر بیو سرامیک ها مثل فورستریت به عنوان تقویت کننده در زمینه هیدروکسی آپاتیت می توان استفاده کرد. در پژوهش حاضر، پوشش نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت از طریق روش سل ژل و با شیوه غوطه وری زیرلایه فولاد زنگ نزن 316 ال، در سل هیدروکسی آپاتیت اعمال شد. سل هیدروکسی آپاتیت حاوی10، 20و 30 درصد وزنی از ذرات فورستریت به عنوان تقویت کننده، برای تهیه پوشش مهیا شد، تا مناسب ترین ترکیب از نظر زیست فعالی برای کاربردهای پزشکی معرفی شود. به منظور ارزیابی و مشخصه یابی پوشش، روش های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری به کمک طیف سنجی تفکیک انرژی پرتوی ایکس استفاده شد و آزمون یون سنجی به روش پلاسمای زوج القایی و آزمون های ارزیابی رفتار خوردگی زیرلایه فلزی پوشش داده شده، نیز انجام شد. به منظور بررسی رفتار زیست فعالی نیز نمونه های پوشش دار به مدت 1، 2، 3 و 4 هفته در محلول شبیه سازی شده بدن در دمای 37 درجه سانتیگراد قرار داده شد. آزمون های خوردگی نشان داد که پوشش از طریق ایجاد یک مانع مکانیکی، محافظت خوبی را برای زیرلایه فراهم کرده و مقاومت به خوردگی زیرلایه فلزی پوشش دار بهبود یافته است. همچنین ارزیابی زیست فعالی نشان دادکه پس از غوطه وری نمونه پوشش داده شده در محلول شبیه سازی شده بدن آپاتیت شبه استخوانی بر روی سطح پوشش شکل گرفت و با افزایش مدت زمان غوطه وری، میزان آپاتیت ایجاد شده روی سطح افزایش پیدا کرد که نشانگر زیست فعالی مطلوب پوشش است. نتایج نشان داد که تهیه پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- فورستریت با ساختار متراکم، یکنواخت و بدون ترک با موفقیت به انجام رسیده است. پوشش مذکور زیست فعالی و مقاومت به خوردگی مناسبی را از خود نشان داد و برای کاربردهای پزشکی به عنوان یک کاندیدای مناسب معرفی می شود.

هدف اصلی از انجام تحقیق حاضر بهینه سازی رفتار زیست تخریب پذیری، زیست فعالی و زیست سازگاری آلیاژ منیزیم با استفاده از پوشش های بیوسرامیکی نانوساختار سیلیکاته حاوی کلسیم و منیزیم نظیر دیوپسید، آکرمانیت، مروینیت و بریدیجیت با روش آندایز پلاسمایی/رسوب الکتریکی ذرات معلق بود. به این منظور، نانوپودرهای بیوسرامیکی مذکور با روش سل - ژل و آلیاژسازی مکانیکی تولید و با روش آندایز پلاسمایی/رسوب الکتریکی ذرات معلق بر روی سطح آلیاژ منیزیم az91 پوشش داده شدند. مشخصه یابی پوشش های تولید شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مجهز به آنالیز عنصری (eds)، پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ روبشی لیزری (lsm) انجام شد. ارزیابی زیست تخریب پذیری نمونه ها از طریق دو آزمون الکتروشیمیایی خوردگی شامل؛ پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و امپدانس الکتروشیمیایی، آزمون غوطه وری شامل؛ ارزیابی کاهش وزن، سرعت خوردگی، میزان رهایش یون منیزیم (icp)، مقدار ph و آزمون سنجش خواص مکانیکی انجام شد. ارزیابی زیست فعالی به وسیله غوطه وری نمونه ها در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) و شناسایی رسوبات تشکیل شده توسط آنالیز عنصری و طیف سنجی جذب مادون قرمز (ftir) انجام شد. ارزیابی زیست سازگاری نمونه ها در دو مرحله آزمون کشت سلول شامل؛ ارزیابی بقا و چسبندگی سلولی و آزمون حیوانی (کاشت ایمپلنت ها در استخوان گریتر تروچنتر خرگوش) انجام شد. نتایج حاصل از آزمون الکتروشیمیایی خوردگی نشان داد نمونه آلیاژ منیزیم az91 با پوشش بریدیجیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی با چگالی جریان خوردگی 58/1 نانو آمپر بر سانتی متر مربع بیشترین مقاومت به خوردگی را نشان داده است. نتایج حاصل از آزمون غوطه وری نشان داد آلیاژ منیزیم az91 با پوشش بریدیجیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی با سرعت خوردگی برابر با 041/0 میلی گرم بر سانتی متر مربع بر ساعت بعد از 72 ساعت غوطه وری بیشترین مقاومت به زیست تخریب پذیری را داشته است. همچنین آلیاژ منیزیم az91 با پوشش بریدیجیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی به مقدار بیشتری کاهش در خواص مکانیکی نمونه آلیاژ منیزیم پایه را به تعویق انداخته است به طوری که استحکام فشاری آن از 230 مگاپاسکال قبل از غوطه وری به 220 مگاپاسکال بعد از 4 هفته غوطه وری کاهش یافته است. سلول سازگاری نمونه آلیاژ منیزیم az91 با پوشش فلوئورهیدروکسی آپاتیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی با میزان بقای سلولی برابر با 160 درصد بعد از 7 روز بیشتر از بقیه بود. نتایج حاصل از ارزیابی های درون تنی حیوانی نشان داد که آلیاژ منیزیم az91 با پوشش دیوپسید بر روی پوشش آندایز پلاسمایی بیشترین مقدار تشکیل بافت استخوان (65 درصد حجمی) را نشان داده است. همچنین التهابات مشاهده شده در اطراف ایمپلنت آلیاژ منیزیم az91بدون پوشش بیشتر از التهابات در اطراف ایمپلنت های پوشش دار آلیاژ منیزیم az91 بود. بنابراین نتایج حاصل از ارزیابی های زیست تخریب پذیری، زیست فعالی و زیست سازگاری حاصل از آزمون های آزمایشگاهی برون تنی (in vitro) و آزمون های درون تنی(in vivo) حیوانی نشان داد که پوشش دیوپسید بر روی پوشش آندایز پلاسمایی بالاترین زیست فعالی، پوشش بریدیجیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی بالاترین مقاومت به زیست تخریب پذیری و پوشش فلوئورهیدروکسی آپاتیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی بالاترین سلول سازگاری را برای آلیاژ منیزیم az91 فراهم کرده است. پوشش کامپوزیتی سه تایی متشکل از دیوپسید-بریدیجیت-فلوئورهیدروکسی آپاتیت بر روی پوشش آندایز پلاسمایی کلیه خواص زیست تخریب پذیری، زیست فعالی و زیست سازگاری را در کنار هم و در حد بهینه ای برای آلیاژ منیزیم az91 تامین کرد. لذا، آلیاژ منیزیم پوشش داده شده با کامپوزیت مذکور به روش آندایز پلاسمایی/رسوب الکتریکی ذرات معلق می تواند انتخاب مناسبی برای کاربردهای کلینیکی آینده آلیاژهای منیزیم زیست تخریب پذیر باشد.

هدف از پژوهش حاضر طراحی، توسعه نانوفناوری در ساخت، بهینه سازی و مشخصه یابی نانوذرات منیزیم فلوئورآپاتیت و نیز داربست های نانوکامپوزیتی پلیمر - نانوذرات بهینه شده منیزیم فلوئورآپاتیت با انگیزه ترمیم و بازسازی دوباره استخوان برای کاربردهای خاص بود. در ابتدا نانوذرات فلوئور هیدروکسی آپاتیت با روش فعال سازی مکانیکی ساخته شد. سپس جایگزینی یون منیزیم به جای یون کلسیم در شبکه بلوری نانوذرات فلوئور هیدروکسی آپاتیت به انجام شد. تاثیر مقدار یون جایگزین شده در شبکه بلوری نانوذرات فلوئور هیدروکسی آپاتیت بررسی شد. به منظور بررسی تاثیر روش ساخت بر روی خواص نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت، نانوذرات مذکور با روش سل-ژل نیز ساخته شد و خواص زیست فعالی نانوذرات ساخته شده به دو روش سل-ژل و فعال سازی مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور افزایش ظرفیت محلول پلیمری جهت بارگذاری نانوذرات، سطح نانوذرات با استفاده از آمینواسیدهای ایزولوسین، لوسین، آلانین و فنیل آلانین اصلاح شد. سپس داربست نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتون – منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت به روش الکتروریسی ساخته شد. پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی توسط مدل تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور کاهش قطر الیاف، از سیستم دوحلالی بهره گرفته شد و در نهایت محلول با حلال کلروفرم:اتانول با نسبت (20:80) و غلظت پلیمر 12 درصد وزنی برای ساخت داربست نانوکامپوزیتی با غلظت های مختلف نانوذرات (1، 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی) مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا با افزایش میزان نانوذرات بیوسرامیکی (5%)، استحکام کششی نیز افزایش می یابد. با افزایش بیشتر نانوذرات درون کامپوزیت، خواص مکانیکی کاهش می یابد. خواص زیست فعالی و زیست اضحلالی ارزیابی شد و آزمون کشت سلول برای سنجش چسبندگی سلولی داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده به اجرا در آمد. همچنین نانوذرات ساخته شده به روش سل – ژل از سرعت تخریب کم تری برخوردار بوده و سرعت تشکیل آپاتیت بالایی نیز دارند که می تواند به دلیل دارا بودن خواص زیست فعالی بیشتر نانوذرات ساخته شده با روش سل-ژل باشد. نتایج حاصل از مدل تاگوچی نشان داد که میزان تاثیر گذاری غلظت پلیمر و نوع حلال از دیگر پارامترهای مورد بررسی بیشتر است. همچنین پارامترهای ولتاژ اعمالی، فاصله نازل تا جمع کننده و غلظت سرامیک در رتبه های بعدی قرار دارد. داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده خواص آب دوستی بهتری را نسبت به داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با نانوذرات اصلاح نشده دارد. توزیع نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده در داربست کامپوزیتی بسیار یکنواخت و مطلوب بود. افزایش نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده سبب افزایش قابل توجه خواص زیست فعالی و چسبندگی سلولی داربست نانوکامپوزیتی شد. خواص زیست اضمحلالی داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده در مقایسه با سایر نمونه ها کاهش سرعت تخریب داربست های نانوکامپوزیتی را اثبات نمود. داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با خواص بهبود یافته و بهینه، کاندیدای مناسبی برای بازخلق بافت استخوان است.

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.

استفاده از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت برای تهیه پوشش رسوب گذاری الکتروفورتیکی بر زیرلایه فلزی با قابلیت کاشت در بدن، یکی از گسترده ترین موارد مصرف این بیوسرامیک است. از آنجایی که نانوذرات هیدروکسی آپاتیت ساخته شده با روش های مختلف فراوری نانومواد، از لحاظ ساختاری، خلوص و اندازه دانه با یکدیگر متفاوت هستند، در پژوهش حاضر تلاش شد تا تأثیر پارامترهای فرایند و شرایط ساخت نانوذرات هیدروکسی آپاتیت بر خواص پوشش هیدروکسی آپاتیت رسوب گذاری الکتروفورتیک شده، ارزیابی شود. از سوی دیگر، با توجه به خواص پوشش های ساخته شده و مقایسه آن ها، یک روش ساخت بهینه نانوذرات هیدروکسی آپاتیت که جهت پوشش دهی به روش رسوب گذاری الکتروفورتیک بر زیرلایه فولادزنگ نزن 316 ال مطلوب و مناسب است، تعیین شود. در مرحله ی نخست، نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به روش های سل ژل، فعال سازی مکانیکی، استحصال طبیعی و نیز شیمی تر ساخته شد. سپس فرایند پوشش دهی هر یک از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت ساخته شده با روش رسوب گذاری الکتروفورتیک در شرایط یکسان با الکترودهای کاتد وآند فولادزنگ نزن 316ال، ولتاژ بهینه30 ولت و مدت زمان سه دقیقه در محلول متانول، روی الکترود کاتد انجام شد. فازشناسی و مشخصه یابی ساختار فازی نانوذرات و پوشش های هیدروکسی آپاتیت تهیه شده، با تکنیک پراش پرتوایکس انجام شد. برای ارزیابی اندازه نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت از آزمون پراکندگی نوری دینامیک استفاده شد. پتانسیل زتای نانوذرات تهیه شده نیز در محلول پوشش دهی اندازه گیری شد تا از نحوه تعلیق آن ها کسب اطلاع شود. به منظور مطالعه مورفولوژی وریزساختار، سنجش زبری، ارزیابی نسبت حجمی تخلخل ها و تعیین ضخامت پوشش ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد.آزمون استحکام چسبندگی نیز برای سنجش و تعیین مقدار چسبندگی پوشش ها به انجام رسید. نمونه هایی از پوشش ها نیز به مدت 28 روز در محلول شبیه سازی شده بدن در دمای 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت تا چگونگی تشکیل آپاتیت شبه استخوانی بر سطح آن ها ارزیابی شود. برای ارزیابی مقاومت به خوردگی حفره ای فولاد زنگ نزن پوشش داده شده با نانوذرات هیدروکسی آپاتیت نیز آزمون الکتروشیمیایی پلاریزاسیون سیکلی انجام شد. نتایج نشان داد، بیشترین خلوص در محصول مربوط به پودرهای ساخته شده به روش های سل ژل و استحصال طبیعی بود. با توجه به تفاوت در فرایندهای ساخت نانوذرات هیدروکسی آپاتیت، بیشترین میزان بلوری شدن مربوط به نانوذرات ساخته شده به روش استحصال طبیعی و برابر 68 درصد بود. کمترین اندازه ذرات مربوط به نانوذرات ساخته شده به روش سل ژل و برابر 65 نانومتر بود. مقادیر پتانسیل زتای نانوذرات، تعلیق مناسب آن ها را تأیید کرد. بیشترین خلوص پوشش مربوط به نمونه هایی است که به ترتیب با نانوذرات هیدروکسی آپاتیت حاصل از روش های استحصال طبیعی، سل ژل، شیمی تر و فعال سازی مکانیکی ساخته شده اند. تصاویر میکروسکوپی الکترونی عبوری نیز نشان داد که کم ترین اندازه ذرات پوشش، مربوط به پوشش ساخته شده به روش سل ژل و برابر 27 نانومتر بود. ترتیب مذکور با نتایج حاصل از آزمون پراکندگی نوری دینامیک تطابق داشت و نشان داد پوشش های تهیه شده، نانوساختار است. کمترین زبری سطح پوشش مربوط به نمونه هایی است که نانوذرات از روش شیمی تر ساخته شده است و برابر 2/4 میکرومتر بود. کمترین نسبت سطحی تخلخل پوشش مربوط به نمونه ای است که نانوذرات به روش استحصال طبیعی ساخته شده است و برابر 12 درصد بود. بیشترین ضخامت پوشش مربوط به نمونه ای است که با نانوذرات حاصل از روش فعال سازی مکانیکی ساخته شده است و برابر 99 میکرومتر بود. بیشترین استحکام چسبندگی مربوط به پوششی است که با نانوذرات حاصل از روش استحصال طبیعی ساخته شد و برابر 3/11 مگاپاسکال بود. نتایج مطالعه با میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح نمونه پوشش ها پس از 28 روز غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن، نشان دادکه بیشترین رسوبات آپاتیت شبه استخوانی بر سطح پوششی تشکیل شده که با نانوذرات اولیه حاصل از روش استحصال طبیعی، ساخته شده است. زیرلایه با پوشش هیدروکسی آپاتیت که با نانوذرات حاصل از روش استحصال طبیعی ساخته شده بود، بیشترین مقدار پتانسیل های حفره دار شدن برابر 56/0 ولت و روئین شدن مجدد برابر 15/0 ولت را داشت. بنابراین، مقاومت به خوردگی حفره ای زیرلایه فولادزنگ نزن 316ال با پوشش هیدروکسی آپاتیت که با نانوذرات حاصل از روش استحصال طبیعی ساخته شده است، بیشتر از سایر نمونه هاست.

آرتروز مفصلی به دلیل سائیدگی مفاصل در میان افراد کهنسال و نیز ورزشکاران شایع است که منجر به درد، شکنندگی، محدودیت حرکتی و تورم بافت می شود. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی خرگوش در داربست فیبروئین و داربست نانوکامپوزیتی فیبروئین/کندروئیتین سولفات/آلجینات به سمت سلول های غضروفی است. به این منظور داربست فیبروئین خالص و داربست فیبروئین/کندروئیتین سولفات/آلجینات حاوی و فاقد نانوذرات کیتوسان حامل فاکتور رشد به روش خشکاندن انجمادی تهیه گردید. از نسبت های وزنی متفاوت فیبروئین/کندروئیتین سولفات/آلجینات برابر با 100/0/0، 90/5/5، 70/15/15 و 50/25/25 در ساخت داربست استفاده شد. نانوذرات به روش ژل شدن یونی تهیه شدند و مطالعه تصاویر تهیه شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (fe-sem) اندازه ذرات را برابر با 5±30 نانومتر نشان داد. پس از افزودن نانوذرات به مقدار 10، 30 و 50 درصد وزنی به محلول های فیبروئین و فیبروئین/کندروئیتین سولفات/آلجینات، انجماد سوسپانسیون حاصل و سپس قرارگیری در دستگاه خشک کن انجمادی داربست های حاوی نانوذره حاصل شدند. در مرحله بعد، داربست ها توسط غوطه وری در محلول اتانول حاوی کربودی ایمید (edc) شبکه ای شدند و سپس مراحل پایانی شست و شو و خروج حلال انجام شد. مشخصه یابی داربست ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (atr-ftir)، گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc)، تفرق پرتو ایکس (xrd) و آزمون خواص مکانیکی فشاری انجام گردید. مدول فشاری داربست خالص فیبروئینی و هیبریدی به ترتیب برابر با 2/0±68/2 و 15/0±35/3 مگاپاسکال بود. بعد از افزودن 30 درصد وزنی نانوذرات کیتوسان به داربست هیبریدی، مدول فشاری به 15/0±6/5 مگاپاسکال رسید. گنجایش آب و میزان تخریب داربست نانوکامپوزیتی نیز به همین ترتیب افزایش یافت. میانگین اندازه دهانه حفره های داربست فیبروئین/کندروئیتین سولفات/آلجینات با نسبت 70/15/15 پس از افزودن 30 درصد وزنی نانوذرات کیتوسان از 2±5/105 میکرومتر به 17/6±71/117 میکرومتر افزایش یافت. کندروسیت ها و سلول های بنیادی به ترتیب از بافت غضروف مفصلی و بافت چربی خرگوش استخراج و در داربست های تهیه شده کشت داده شدند. درصد بقاء سلولی در اثر مجاورت با عصاره داربست ها توسط روش ام تی تی (mtt) اندازه گیری شد. بررسی چسبندگی سلول ها به داربست، به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. برای بررسی ترشح گلیکوزآمینوگلیکان از روش رنگ آمیزی آلسیان بلو، سافرانین اُ و دی متیل متیلن بلو و برای بررسی میزان بیان ژن از روش واکنش زنجیره ای پلیمراز (pcr) استفاده گردید. آزمون ام تی تی عدم سمیت سلولی داربست های تهیه شده را تأیید کرد. میزان ترشح گلیکوزآمینوگلیکان در داربست کامپوزیتی بیشتر از داربست فیبروئین بود. میزان گلیکوزآمینوگلیکان ترشح شده در داربست خالص فیبروئین توسط سلول های بنیادی بعد از 14 روز برابر با 25/0±3/4 میکروگرم بر میلی لیتر بود. این مقدار در داربست هیبریدی با نسبت 70/15/15 با افزودن نانوذره حاوی فاکتور رشد تبدیلی بتا-1 (1tgf-?) به طور چشمگیری افزایش یافت و به 3/0±9/8 میکروگرم بر میلی لیتر رسید. هم چنین میزان بیان کلاژن نوع دو، اگریکان و ساکس نه نیز با تفاوت معناداری در داربست نانوکامپوزیتی حاوی فاکتور رشد بیشتر بود (05/0p<). با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش، داربست نانوکامپوزیتی فیبروئین/کندروئیتین سولفات/آلجینات با نسبت وزنی 70/15/15حاوی 30 درصد وزنی نانوذرات کیتوسان بهترین پاسخ را از نظر خواص مکانیکی، شیمیایی و سلولی متناسب با کاربرد غضروف نشان داد و قابلیت تحریک تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی به سمت سلول های غضروفی را دارا می باشد.

فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 ال به دلیل خواص استحکامی، مکانیکی، زیست سازگاری و قیمت مناسب کاربرد گسترده ای در کاشتنی های پزشکی دارد. رفتار خوردگی این فولاد در شرایط بدن چندان مطلوب نیست و در اثر خوردگی موضعی، با آزادکردن یون های فلزی و محصولات خوردگی سبب التهاب، حساسیت و تخریب بافت مجاور می گردد. در این پژوهش برای بهبود خواص خوردگی، پوشش بیوسرامیکی فورستریت نانوساختار به روش لایه نشانی الکتروفورتیک بر روی زیرلایه زنگ نزن اعمال شد. برای این منظور، نانوذرات فورستریت به روش فعال سازی مکانوشیمیایی تولید شد و در محلول حاوی 5/0 درصد وزنی پلی وینیل الکل پوشش دهی انجام گردید تا بارپذیری مناسب بر سطح نانوذرات فورستریت ایجاد شود. سپس نانوذرات فورستریت پوشش دار با پلی وینیل الکل، در محیط متانول برای پوشش دهی روی زیرلایه های زنگ نزن در شرایط مختلفی از ولتاژ (10، 15، 20 و 25 ولت) و زمان (1، 3 و 5 دقیقه) پوشش دهی قرار گرفتند. بهترین پوشش با ظاهری یکنواخت و چسبنده به زیرلایه در شرایط پوشش دهی 25 ولت و زمان 5 دقیقه حاصل شد. سپس پوشش های تر، تحت عملیات تف جوشی قرار گرفتند. برای حفظ ابعاد نانوساختار پوشش فورستریت، فرایند تف جوشی دومرحله ای بر روی آن اعمال شد. پوشش های حاصل دارای کمترین ترک سطحی، یکنواخت و از چسبندگی خوبی برخوردار بودند و فاز ثانویه ای در حین فرایند پوشش دهی و پس از آن مشاهده نشد. آزمون pull-offو روش دندانه گذاری با فرورونده ویکرز برای بررسی خواص مکانیکی پوشش استفاده شد. خواص زیست فعالی پوشش ها توسط آزمون غوطه وری پوشش ها درون محلول شبیه سازی شده سیال بدن به مدت 28 روز انجام گرفت. زیرلایه های خام با زبری های مختلف (پولیش شده، سنباده کاری شده تا سنباده 400 و ماسه پاشی شده) و اصلاح سازی شیمیایی شده با نیتریک اسید 40درصد و سولفوریک اسید 20 و 15 درصد، پوشش دهی شدند و رفتار خوردگی عمومی و موضعی آن ها در محلول رینگر با آزمون پلاریزاسیون چرخه ای بررسی شد. با محاسبه ی طول ترک های شعاعی در روش فرورنده ویکرز، چقرمگی شکست پوشش mpa m0.5 18/1 به دست آمد. بیشترین استحکام پیوستگی مربوط به نمونه ماسه پاشی شده با mpa6/12 و کمترین استحکام پیوستگی مربوط به نمونه پولیش شده با mpa9/6 بود. نتایج آزمون های طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه، تفکیک انرژی پرتو ایکس و تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از رسوبات تشکیل شده روی سطح پوشش پس از غوطه وری، حاکی از ایجاد آپاتیت بر روی پوشش بود. نتایج آزمون های خوردگی نشان داد به طور کلی اعمال پوشش بیوسرامیکی فورستریت به عنوان یک سد بر روی زیرلایه، چگالی جریان خوردگی را کاهش و پتانسیل خوردگی زیرلایه را افزایش می بخشد. زیرلایه های سنباده کاری شده و رویین شده با نیتریک اسید 40 درصد و سولفوریک اسید 20 درصد که پوشش دهی فورستریت روی آن ها اعمال شده بود، به ترتیب دارای پتانسیل حفره دار شدن 652 و 518 میلی ولت بودند که نسبت به دیگر نمونه های اصلاح سازی سطح شده و نمونه ی بدون پوشش، بیشتر بودند و مقاومت به خوردگی حفره ای بهتری را از خود نشان دادند.

کاشتنی های فلزی با وجود خواص مکانیکی مناسب، از دو مشکل جدی برخوردارند. این مواد زیست فعالی مناسبی را ازخودنشان نمی دهند و با استخوان یکی نشده و به صورت مواد زیست خنثی عمل کرده و بافت رشته¬ای چگال اطراف آنها را می گیرد. از طرفی زیر لایه فلزی بدون پوشش در معرض خوردگی قرار دارد. به منظور بهبود این خواص کاشتنی، امروزه از پوشش¬های بیوسرامیکی بر روی کاشتنی¬های فلزی استفاده می¬شود. به دلیل شباهت ساختار و ترکیب شیمیایی هیدروکسی آپاتیت نانومتری مصنوعی با هیدروکسی آپاتیت بیولوژیک موجود در بخش معدنی بافت سخت بدن انسان، استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانومتری برای کاشتنی های بدن موجب بهبود محسوس عملکرد آن ها می شود. پوشش هیدروکسی آپاتیت می تواند زیر لایه فلزی را از هجوم و خوردگی مایعات بدن محافظت کند و هم چنین قادراست با استخوان پیوند یکپارچه برقرار کند. با این وجود، پوشش مذکور خواص مکانیکی مطلوبی را نشان نمی دهد. با جایگزینی گروه¬های هیدروکسیل در ساختار هیدروکسی آپاتیت با یون فلوئور، باعث افزایش بلورینگی، کاهش کرنش کریستالی و در نتیجه پایداری شیمیایی و حرارتی آن می¬شویم. همچنین تحقیقات نشان می¬دهد که با جایگزین کردن منیزیم و کربنات به طور همزمان در ساختار هیدروکسی¬آپاتیت، می¬توان از آن به عنوان کاشتنی در بدن موجود زنده استفاده کرد. منیزیم بر تردی و شکنندگی استخوان تاثیر دارد و به طور غیر مستقیم متابولیسم استخوان را تحت تاثیر قرار می¬دهد. با وارد کردن اجزاء بیوسرامیکی در زمینه پلیمری زیست تخریب پذیر در ساختار کامپوزیت های زیستی می توان به خواص مکانیکی مناسب، انعطاف پذیری بیشتر در کاربرد و فعالیت بیولوژیک بهینه شده در کنار خاصیت مطلوب ترویج رشد استخوان دست یافت. اما تجمع نانوذرات بیوسرامیک در بستر پلیمر مهمترین چالش در تولید این نانوکامپوزیت¬هاست. واضح است که این عیب موجب پخش غیر یکنواخت نانوذرات بیوسرامیکی در بستر پلیمر وکاهش خواص مکانیکی می¬شود، در نتیجه گستره کاربرد آن¬ها را محدود می¬کند. اصلاح سازی سطح نانوذرات و سپس تهیه پوشش کامپوزیتی با آن ها می¬تواند محصولی با خواص مطلوب¬تر و ایده¬آل فراهم نماید.

هیدروکسی¬آپاتیت کاربرد¬های فراوانی در پزشکی و دندانپزشکی از جمله جایگزین¬سازی بافت استخوانی و پوشش¬دهی کاشتنی های بدن دارد. پژوهش¬ها نشان داده¬اند که هیدروکسی¬آپاتیت نانوساختار خواص مکانیکی بالاتر و زیست سازگاری مطلوب-تری نسبت به نمونه¬های میکرومتری در محیط بدن از خود نشان می¬دهد. این خواص هنگامی در حالت بهینه قرار می¬گیرند که ذرات نانومتری هیدروکسی¬آپاتیت از اندازه و شکل یکنواخت و کمترین میزان آگلومره شدن برخوردار باشند. رسوب¬دهی زیستی از جمله روش های تولید هیدروکسی¬آپاتیت نانوساختار است. هدف از انجام این پژوهش استفاده از یک سویه بومی باکتری سراشیا جهت تولید هیدروکسی آپاتیت نانومتری بود. بدین منظور سویه¬های بومی باکتری سراشیا از مرکز کلکسیون قارچ¬ها و باکتری¬های ایران تهیه شد. با انجام آزمون اندازه¬گیری میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز سویه بهینه از نظر میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز متصل به دیواره سلولی (باکتری سراشیا مارسسنس سویه ptcc 1187) انتخاب شد. پس از رشد دادن سویه انتخاب شده در شرایط مناسب توده زیستی این باکتری جمع¬آوری شده و با محلول حاوی گلیسرول 2- فسفات و کلرید¬کلسیم به عنوان منابع کلسیم و فسفات مخلوط شد. این مخلوط در ph های 7، 5/7، 8، 5/8، 9 و 5/9 و دماهای 30 و 37 درجه سانتی گراد و برای مدت زمان 14 روز گرمخانه¬گذاری شد. سپس رسوب حاصل جمع¬آوری شده و در دماهای گوناگون تف¬جوشی شد. پودر تف¬جوشی شده و تف¬جوشی نشده با تکنیک¬های میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتو ایکس، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه و ترموگراویمتری مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفتند. الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه¬های تف¬جوشی نشده نشانگر تولید مخلوطی از ماده آمورف و هیدروکسی¬آپاتیت بلوری بود. از طرف دیگر الگوی پراش پرتو ایکس نمونه تف¬جوشی شده در دمای 600 درجه سانتی¬گراد نشان داد که تمامی پیک¬های شاخص هیدروکسی¬آپاتیت در الگوی پراش ظاهر شده و هیدروکسی¬آپاتیت تولیدی از بلورینگی مطلوب برخوردار است. محاسبات با استفاده از تخمین ویلیامسون- هال اندازه دانه هیدروکسی¬آپاتیت تف¬جوشی شده را برابر 25- 29 نانومتر مشخص کرد. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشانگر تولید هیدروکسی¬آپاتیت با اندازه ذرات 25-30¬ نانومتر بود. طیف¬های مادون¬قرمز با تبدیل فوریه نشان داد که تمامی پیک¬های مربوط به هیدروکسی¬آپاتیت استاندارد در طیف مربوط به ماده تولیدی وجود دارد. ضمن این¬که حضور طیف¬های مربوط به بنیان¬های آلی co32- (به صورت کربنات هیدروکسی آپاتیت) و hpo42- ماده تولیدی را هرچه بیشتر به هیدروکسی آپاتیت زیستی شبیه کرده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از اندازه کوچک خوشه¬های آگلومره هیدروکسی¬آپاتیت بود. همچنین با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخص شد که در هیدروکسی¬آپاتیت به دست آمده از روش زیستی، میزان آگلومره بودن ذرات نسبت به هیدروکسی¬آپاتیت تولید شده با سایر روش¬ها کمتر بوده و اندازه و شکل ذرات نسبتاً یکنواخت است. نتایج حاصل نشانگر آن است که نانو¬پودر هیدروکسی-آپاتیت با بلورینگی مطلوب و میزان کم آگلومره بودن ذرات تولید شده است. این پودر می¬تواند در ساخت کاشتنی¬های پزشکی و دندان¬پزشکی و به عنوان حامل در رهایش دارو و یا حمل مواد زیستی به طور مطلوب استفاده شود.

چکیده بخش آلی استخوان شامل الیاف کلاژن و بخش معدنی آن فاز آپاتیت است که الیاف کلاژن در نقش زمینه و مینرال آپاتیت به صورت رسوباتی در این زمینه وجود دارد. در ساختار بافت استخوان یون هایی چونna+1 ،k+1 ، mg+2 ، co3-2 وf-1 وجود دارندکه از بین این یون ها، co3-2و f-1تاثیر بیشتری بر رفتار و خواص بخش معدنی استخوان می گذارند و ثابت شده است که حضور یون f-1 در حد خیلی کم در بافت دندان و استخوان جهت متابولیسم بافت و حفظ عملکرد زیستی آن ضروری است. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر فلوئورهیدروکسی آپاتیت با 0 ، 25 ، 50 ، 75 و 100 درصد جایگزینی یون فلوئور در ساختار به دو روش آسیاکاری پرانرژی و سل- ژل بود. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب و آنالیز حرارتی افتراقی (dta) برای ارزیابی رفتار حرارتی 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 مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) برای آنالیز بنیان های موجود در پودر حاصل استفاده گردید. با توجه به آزمون های صورت گرفته ونیز بررسی ترمودینامیکی سیستم، مکانیزمی جهت توضیح واکنش های صورت گرفته در حین آسیاکاری مخلوط پودری فلوئورآپاتیت به عنوان فرضیه مطرح شد. فلوئورهیدروکسی آپاتیت تولید شده به روش آسیاکاری پرانرژی به منظور ارزیابی خواص سازگاری زیستی به مدت چهار هفته در محلول شبیه سازی شد? بدن (sbf)، غوطه ور گردید. تاثیر حضور یون فلوئور بر جوانه زنی و رشد رسوبات آپاتیت بر سطح نمونه ها از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. از آزمون پلاسمای زوج القایی (icp-oes) برای تعیین میزان رهایش یون های فسفر و کلسیم از پودرهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت در زمان های مختلف غوطه وری استفاده شد و میزان رهایش یون فلوئور در محلول نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور تولید نانوپودرهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت که بتوانند الزامات ارائه شده در استانداردastm f1185-88 را جهت کاربرد در بدن موجود زنده برآورده کنند، بهترین پارامترهای آسیاکاری شامل سرعت چرخش آسیا، نسبت گلوله به پودر و نهایتاً تعداد و سایز گلوله ها بدست آمد و خلوص نانوپودر تولیدی از طریق آنالیز پلاسمای زوج القایی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور توسعه کاربرد محصول تولیدی دونوع پوشش فلوئورآپاتیت تک فاز و نیز پوشش کامپوزیتی فلوئورآپاتیت / نیوبیوم به روش پاشش پلاسمایی بر زیرلایه فولاد زنگ نزن توسعه پیدا کرد. بعلاوه، پوشش نانوساختار فلوئورآپاتیت بر زیرلایه فولاد زنگ نزن به روش سل- ژل ایجاد شد. برای بررسی رفتار خوردگی نمونه های پوشش دار نیز آزمون الکتروشیمیایی پتانسیودینامیکی مورد استفاده قرار گرفت. از بین حالات آسیاکاری پنج گانه مورد استفاده در این پژوهش، فقط محصول تولید شده بعد از شش ساعت آسیاکاری تحت حالت آسیاکاری که شامل سرعت چرخش آسیا معادل با rpm 300 ، نسبت گلوله به پودر 35 و نیز تعداد 8 گلوله به قطر 2 سانتیمتر بود، از نظر استانداردastm f1185-88 قابلیت کاربرد به عنوان بیوماده را داشت. در همه حالات آسیاکاری، با افزایش زمان آسیاکاری اندازه دانه کریستالی به تدریج کاهش یافت تا به حد اشباعی رسید و پس از آن کاهش بیشتری در اندازه دانه کریستالی مشاهده نشد. نتایج آزمون پلاسمای زوج القایی نشان داد که در نتیجه افزایش میزان حضور یون فلوئور در ساختار فلوئور هیدروکسی آپاتیت، نرخ افزایش میزان حضور یون کلسیم و نیز نرخ کاهش میزان حضور یون فسفر در محلول شبیه سازی شد? بدن، هردو با کاهش روبه رو شدند. مقدار جوانه های آپاتیت شکل گرفته در سطح نمونه ها بعد از هشت ساعت غوطه وری در محلول شبیه سازی شد? بدن تابعی از درصد حضور یون فلوئور در ساختار نمونه ها بود و بیشترین مقدار جوانه های آپاتیت بر سطح نمونه فلوئورآپاتیت بوجود آمد که این جوانه ها نسبت به جوانه های تشکیل شده بر سطح سایر نمونه ها دارای ابعاد کوچکتری نیز بودند. ولی در مجموع با افزایش میزان حضور یون فلوئور در ساختار آپاتیت مقدار رسوبات بوجود آمده بر سطح بعد از 28 روز کاهش یافت. نمونه های پوشش داده شده با فلوئورآپاتیت در مقایسه با نمونه های دارای پوشش کامپوزیتی فلوئورآپاتیت / نیوبیوم به طور نسبی دارای مقاومت به خوردگی کمتری بودند. این امر ناشی از حضور حفرات و میکروترک ها در ساختار پوشش فلوئورآپاتیت پاشش پلاسمایی شده بود.