آنچه فرهنگ و تمدن دنیای باستان را به ما معرفی می کند، آثار سنگی به جای مانده از آن دوران است. و دراین میان، آثار سنگ آهکی تخت جمشید و پاسارگاد، در دنیا بی نظیر است. سنگ آهک های سفید به کار رفته در پاسارگاد، متعلق به معدن سیوند و عمده سنگ های به کاررفته در تخت جمشید را سنگ آهک های دو معدن مجدآباد و رحمت تشکیل می دهد. علت استفاده از سنگ آهک در ساخت آثار حجیم تاریخی، سختی نسبتاً کم این سنگ برای تراش و فرم دهی بوده است و بنابراین، بسیار آسیب پذیر هستند و عوامل مختلفی باعث زوال و تخریب این آثار می شود. به همین علت، برای حفظ این آثار از عوامل مخرب، بایستی از مواد استحکام بخش استفاده کرد. به طورکلی، مواد استحکام بخش باید دارای مشخصات خاصی باشند. با توجه به این خصوصیات، تا بحال مواد گوناگونی برای استحکام بخشی سنگ به کار رفته است. روش رایج استحکام بخشی این آثار در ایران، استفاده از آب آهک به روش ولز است و روش جدیدی که در دنیا مطرح شده، استفاده از نانوذرات کلسیم هیدروکسید دیسپرس در ایزوپروپانل می باشد. تفاوت این دو ماده، در اندازه ذرات و مایع دیسپرسیون است. جهت بررسی تاثیر این دو ماده بر استحکام بخشی سه نمونه سنگ مذکور و مقایسه ی آن دو با یکدیگر، مشاهده عمق نفوذ مواد استحکام بخش و بررسی تاثیر آنها بر بافت سنگ توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه گیری درصد جذب آب، درصد پوکی و درصد تخلخل نمونه های استحکام بخشی شده و مقایسه نتایج آنها با نتایج نمونه های درمان نشده، قابل انجام است. استحکام بخشی با دیسپرسیون الکلی نانوذرات کلسیم هیدروکسید، نسبت به آب آهک مناسب تر است. چراکه آب آهک، به علت داشتن مقدار زیاد آب، سبب تخریب بافت دو نمونه سنگ مجدآباد و رحمت که دارای کانی های حساس به آب هستند، می شود. اما به طورکلی، دیسپرسیون الکلی نانوذرات کلسیم هیدروکسید، به علت عمق نفوذ کم، یک استحکام بخش سطحی است که به علت داشتن خواص فیزیکوشیمیایی یکسان با سنگ آهک و درنتیجه، شرایط تخریب مشابه، بایستی به صورت دوره ای مورد استفاده قرار گیرد.

هدف از این پژوهش بررسی خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی (در محیط آزمایشگاهی) سیمان سولفات کلسیم حاوی مقادیر مختلف یون استرانسیم (wt% 2-5/0) و مقایسه آن با خواص نمونه سولفات کلسیم خالص می باشد. پودر سیمان حاوی استرانسیم از طریق گیرش پودر سولفات کلسیم نیمه هیدراته و محلول کلرید استرانسیم، شستشو دادن و عملیات حرارتی برای تبدیل سولفات کلسیم دی هیدراته به نیمه-هیدراته سنتز شد. ویژگی های ساختاری سیمان با استفاده از آزمون های xrd، sem و ftir، رهایش یون ها به درون محلول شبیه سازی شده به مایعات بدن (sbf) از طریق icp و همچنین رفتارهای سلولی با اندازه گیری نرخ تکثیر (به روش mtt) و فعالیت آلکالین فسفاتاز (alp) سلول های سرطانی استخوان انسان بررسی شد. خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان شامل رفتار تزریق، دانسیته و استحکام فشاری نیز مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای شبکه بلوری پودر سیمان حاوی sr نسبت به سیمان خالص بزرگتر بود که نشان دهنده وارد شدن sr به درون شبکه بلوری آن می باشد. افزودن sr به ترکیب سیمان بر رفتار تزریق آن تأثیر چندانی نداشت، همچنین استحکام و دانسیته آن را افزایش و نرخ حلالیت و زمان گیرش را کاهش داد. بلورهای کوچک میله ای شکل و در هم فرو رفته سیمان حاوی sr طویل تر و ضخیم تر و ریز ساختار آن نیز متراکم تر از سیمان خالص بود. رهایش پیوسته استرانسیم از نمونه های حاوی sr به درون sbf مشاهده شد. نرخ تکثیر و فعالیت آلکالین فسفاتاز سلول های استخوانی کشت داده شده بر روی نمونه های حاوی sr نسبت به سیمان خالص بهتر بود. به نظر می رسد که سیمان سولفات کلسیم حاوی sr دارای خواص بیولوژیکی و حتی مکانیکی بهتری نسبت به نوع خالص آن می باشد.

در این تحقیق سیمان استخوانی نانو کامپوزیت ?- کلسیم سولفات و پودر آپاتیت نانو ساختار دارای غلظت های مختلف سوسپانسیون سیلیس کلوئیدی تهیه و ویژگی های ساختاری، فیزیکوشیمیایی و فیزیکی آن با سیمان نانو کامپوزیت تهیه شده با فاز پودری مشابه و آب مقطر مقایسه شد. نتایج نشان دادند که زمان گیرش طولانی و استحکام فشاری کم سیمان تهیه شده با آب مقطر با استفاده از سیلیس کلوئیدی بهبود می یابد. ضمن این که این ویژگی ها تابع غلظت سیلیس کلوئیدی استفاده شده در فاز مایع می باشند. افزودن سیلیس کلوئیدی رفتار آبشویی نامطلوب سیمان را در تماس با محلول فیزیولوژیک کنترل نمود و سرعت جذب آن را کاهش می داد. نتایج xrd نشان داد که سیمان گیرش یافته حاوی سیلیس به جز ژیپس و آپاتیت دارای هیچ فاز دیگری نبود. ریز ساختار سیمان ها که با sem ملاحظه گردید شامل کریستال های ژیپس بوده که با ذرات توده ای آپاتیت پوشش یافته اند و تخلخل های ریز موجود با یک فاز متراکم پر شده بودند. برخلاف سیمان ساخته شده با آب مقطر، روی سطح سیمان های حاوی سیلیس بعد از غوطه ور شدن در محلول شبیه به مایعات بدن به مدت 9 روز لایه آپاتیت تشکیل شد. در این مطالعه نشان داده شد که تعداد سلول های زنده osteosarcoma کشت شده در مجاورت هر دو سیمان برابر بودند، در حالی که سیمان حاوی سیلیس فعالیت آلکالین فسفاتاز سلول ها را افزایش داد. به نظر می رسد که سیمان نانو کامپوزیت کلسیم سولفات/ آپاتیت به دست آمده با سوسپانسیون سیلیس کلوئیدی می تواند بعد از انجام دادن تست های درون بطنی مربوطه، به عنوان پر کننده استخوانی استفاده شود.

طی دهه های اخیر، تحقیقات زیادی بر روی مواد کامپوزیتی مختلف برای بازسازی آسیبهای ایجاد شده دراستخوان صورت گرفته است. از مهمترین آنها می توان به سیمانهای استخوانی پایه پلی متیل متا اکریلیت ، سیمانهای کلسیم فسفات و سیمانهای پایه کلسیم سولفات اشاره نمود. سیمانهای استخوانی پایه کلسیم سولفات مدتهای زیادی است که مورد توجه پزشکان ارتوپد قرار گرفته و به دلیل امکان قالبگیری، قابلیت جذب بالا و خاصیت پیوند دهی با استخوان در ترمیم آسیبهای بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرد. اما متاسفانه سیمان کلسیم سولفات محدودیتهای از جمله سمیت گذرا و درنتیجه ایجاد واکنشهای التهابی در میزبان، سرعت جذب بیشتر از سرعت تشکیل بافت جدید و عدم زیست فعالی (عدم پیوند شیمیایی با بافت) را دارد. از سوی دیگر شیشه های زیست فعال به دلیل زیست سازگاری بالا و امکان اتصال با بافت از جمله مواد مناسب برای ترمیم بافت سخت می باشند. شیشه هایی که به روش سل-ژل تهیه می شوند دارای سطح ویژه بسیار بالا و دارای ابعاد نانو متری هستند که عمدتا به صورت گرانول مورد استفاده قرار می گیرند. اما در برخورد با مایعات بدن به بافت اطراف مهاجرت می کنند. هدف از انجام طرح حاضر، طراحی نانو کامپوزیتی سیمانی شامل دو جزء یعنی شیشه زیست فعال و کلسیم سولفات و رسیدن به ویژگیهای مطلوب هر یک از آنها در کامپوزیت نهایی می باشد. اصلاح خواص نامطلوب ذکر شده در سیمانهای کلسیم سولفات از طریق افزودن مقادیر مختلف نانو ذرات شیشه(تهیه شده از روش سل- ژل) به ترکیب سیمان صورت می گیرد. ساخت کامپوزیتهای زیست فعال کلسیم سولفات-شیشه زیست فعال و بررسی ویژگیهای فیزیکی و فیزیکی و شیمیایی آنها تاکنون گزارش نشده و لذا از نوآوریهای طرح محسوب می گردد.

در این تحقیق ابتدا داربست سه بعدی کایتوسان-ژلاتین با غلظت 2% وزنی با استفاده از روش خشک کردن انجمادی تهیه گردید. اندازه تخلخل های به دست آمده بین µm 500-200 بود که برای کاربردهای مهندسی بافت مناسب می باشد. سپس داربست با دو ترکیب مختلف، شامل دوغاب کلسیم فسفاتی که مخلوطی از دی کلسیم فسفات و تترا کلسیم فسفات بود و همچنین سیلیس کلوئیدی، پوشش داده شد و بطور جداگانه بررسی گردید. استحکام فشاری داربست بدون پوشش و پوشش داده شده با کلسیم فسفات اندازه گیری شد و بر طبق نتایج به دست آمده پوشش دهی با کلسیم فسفات سبب حدود 150% افزایش در استحکام داربست گردید. زیست فعالی داربست قبل و بعد از پوشش دهی با کلسیم فسفات و سیلیس کلوئیدی توسط انجام برون بطنی از طریق غوطه وری آن ها درون محلول sbf برای مدت زمان های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. تغییر در ترکیب فازی، گروه های ساختاری و مورفولوژی نمونه ها توسط دستگاه های xrd، ftir، sem و eds مطالعه گردید. همچنین تغییر در غلظت محلول sbf در طی زمان غوطه وری بوسیله icp-aes بررسی شد. بر اساس نتایج نانوکریستال های آپاتیت کربناتی که از نظر ترکیب و ساختار مشابه استخوان طبیعی می باشند، پس از غوطه وری در محلول sbf بر روی سطوح داربست تشکیل شده اند. بر اساس تصاویر sem اندازه این نانو کریستال ها در محدودهnm 50-40 می باشد. طبق نتایج، روش ساده پوشش دهی داربست کایتوسان-ژلاتین بوسیله ذرات فعال کلسیم فسفات می تواند روشی جدید برای رسیدن به نانو کامپوزیت بایومیمتیک باشد که زیست فعالی و استخوان سازی را افزایش می دهد.

سیمان های کلسیم فسفاتی با قابلیت تزریق، به عنوان ماده جایگزین استخوان، در جراحی های بسته کاربرد گسترده ای دارند. در فرایند تزریق سیمان ویژگی ها جریان یابی از اهمیت بالایی بر خوردار است. این سیمان ها بواسته ویژگی های همچون تزریق پذیری، دمای گیرش پایین و قابلیت انتقال داروهای مختلف، مورد توجه می باشند. ترکیب سیمان مورد نظر در این پژوهش مخلوط تترا کلسیم فسفات، دی کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت نانو بلوری بوده و از محلول 4 درصد وزنی سدیم هیدروژن فسفات به عنوان فاز مایع استفاده گردیده است. نسبت تترا کلسیم فسفات و دی کلسیم فسفات در ترکیب سیمان مورد نظر 1:1 بوده و 3 درصد وزنی هیدروکسی آپایت نانو بلوری به عنوان جوانه زا به ترکیب سیمان اضافه گردیده است. رفتار جریان یابی و تزریق پذیری این سیمان ها در غلظت های مختلف در دمای 25 درجه سانتی گراد بررسی و با توجه به شرایط آزمون و محدودیت های دستگاه، نسبت پودر به مایع 2/2 گرم بر میلی لیتر انتخاب گردیده و در ادامه اثر آنتی بیوتیک های مختلف بر رفتار جریان یابی این سیمان ها بررسی گردید. گرانروی در دو مد نوسانی و چرخشی بررسی گردیده است. در مد چرخشی برای هر دو نوع آنتی بیوتیک در غلظت های مختلف در دو دمای 25 و 37 درجه سانتی گراد نمودارهای گرانروی-سرعت برشی و گرانروی-زمان رسم گردیده است. نتایج نشان می دهد این سیمان ها رفتار غیر نیوتنی داشته و با افزایش سرعت برش گرانروی کاهش می یابد. اثر دو نوع آنتی بیوتیک سفالکسین و جنتامایسین بر رفتار جریان یابی در غلظت های از 0 تا 10 درصد وزنی در دو دمای 25 و 37 درجه سانتی گراد بررسی شد که نتایج نشان می دهد آنتی بیوتیک های مختلف اثرات متفاوتی بر رفتار جریان یابی دارند. افزایش غلظت سفالکسین سبب افزایش گرانروی شده که این افزایش گرانروی می تواند ناشی از اثر ریخت شناسی ذرات سفالکسین و افزایش نسبت پودر به مایع باشد. این اثرات به علت محلول بودن جنتامایسین در فاز مایع مشاهده نگردیده است. افزایش دما سبب افزایش گرانروی برای هر دو نوع آنتی بیوتیک شده است.

در این تحقیق به بررسی اثر افزودن نانوذرات سیلیکون کارباید ،آلومینا و سیلیس کلوئیدی بر خواص ساختاری، مکانیکی و زیست تخریب پذیری داربستهای متخلخل مهندسی بافت استخوان از جنس بتا تری کلسیم فسفات پرداخته شد. ساخت داربست های ?-tcp طبق روش فوم رپلیکا انجام شد، نمونه ها در دماهای 1200، 1250 و?c1300 سینتر شد و سپس خواص میکروساختاری، خواص مکانیکی و زیستی نمونه ها بررسی شد. جهت مقایسه و بهبود خواص مکانیکی، داربست های ?-tcp تقویت شده با درصدهای مختلفی از نانوذرات سیلیکون کارباید ،آلومینا و سیلیس کلوئیدی ساخته شد ودر شرایط مشابه سینتر شد. درصد تخلخل داربست ها در حدود 70% و اندازه تخلخل در آنها بین 500-200 میکرومتربه دست آمد، ضمن اینکه در تمامی نمونه ها تخلخل ها به صورت به هم پیوسته بودند. در حالی که استحکام مکانیکی نمونه های حاوی سیلیکون کارباید حتی نسبت به نمونه کنترل کاهش چشمگیری از خود نشان داد، نانوآلومینا باعث افزایش استحکام داربست ها شد و بهینه استحکام در نمونه سینتر شده در?c1300 و حاوی 5% نانوآلومینا به دست آمد. شایان ذکر است که افزودن سیلیس کلوئیدی و آلومینا به مقدار 2/5% باعث افزایش استحکام مکانیکی نمونه کنترل به میزان قابل توجهی شد. در دمای ?c1300 استحکام نمونه حاوی آلومینا و سیلیس حدود 257 برابر بیشتر از نمونه کنترل در همین دما به دست آمد. پس از قرارگیری نمونه ها در پلاسمای خون، فاز آپاتیت روی داریست ها بتاتری کلسیم فسفاتی تشکیل نشد. حتی داربست های حاوی نانوآلومینا هم رفتار مشابهی از خود نشان دادند. در حالی که افزودن سیلیس کلوئیدی باعث ایجاد تغییر در ساختار نمونه و ایجاد فازی کروی روی سطح داربست شد.

بتا تری کلسیم فسفات از جمله بیوسرامیک های قابل جذب است که ضمن تحریک سلول های استخوانی، شبکه ای برای رشد بافت استخوانی جدید فراهم می کند؛ به طوری که ظرف مدت کوتاهی ناپدید و جای خود را به بافت طبیعی می دهد. اما سرعت جذب آن بسیار بالا بوده بطوریکه ساختار استخوان ایجاد شده از انسجام و بلوغ کافی برخوردار نیست. یکی از این راهکارها برای کاهش حلالیت بتا تری کلسیم فسفات ترکیب این ماده با هیدروکسی آپاتیت است که حلالیت بسیار پایینی دارد. ترکیب این دو ماده یک کامپوزیت(bcp) با خواص حلالیتی مناسب جهت جایگزینی استخوان را فراهم می کند. کلسیم فسفات ها با همه خواص مناسب جهت جایگزینی استخوان، یک نقطه ضعف اصلی دارند و آن خواص مکانیکی ضعیف از جمله تردی و چقرمگی کم است که کاربردهای ارتوپدی آن را در نقاط تحت بار کم معطوف کرده است. هدف از انجام این تحقیق، افزدون نانو ذرات شیشه زیست فعال (nbg) بر پایه سیستم 64sio2-26cao-5p2o5-5zno به زمینه ی bcp (در درصد وزنی های مختلف) و بررسی اثر افزودن این ذرات روی خواص مکانیکی، سرعت جذب، خواص فیزیکی (دانسیته و تخلخل) و بیولوژیکی (رفتار نمونه در پلاسما خون از لحاظ نحوه تشکیل فاز آپاتیت روی نمونه ها و بررسی رفتار چسبندگی سلول های استخوانی ) قطعات سینتر شده bcp در سه دمای ?c1100 ، 1200 و 1300 است. در ابتدا مشخصات شیشه زیست فعال و bcp سنتز شده توسط آزمایش های xrd، sta و ft-ir مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس میزان سینترپذیری (درصد انقباض حجمی، دانسیته بالک و درصد تخلخل)، خواص مکانیکی ، خاصیت بیواکتیویته و بیولوژیکی (بررسی چسبندگی سلولی) نمونه ها بررسی شد. نتایج نشان داد که استحکام خمشی در دمای ?c 1200 نسبت به دمای ?c 1100، 92% افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که با افزایش مقدار افزودنی شیشه، دانه ها رشد می کنند و این خود باعث کاهش مرزدانه ها و در نتیجه کاهش استحکام شده است. تصاویر sem که از سطح مقطع نمونه های غوطه ور شده در پلاسمای خون بعد از 15 روز گرفته شده بود، نشان داد که با افزایش درصد وزنی شیشه زیست فعال، مقدار عمق حلالیت نیز افزایش می یابد. تصاویر sem که از سطح نمونه ها بعد از 7 روز کشت سلول های استخوانی گرفته شده بود نشان داد که سلول ها اتصال و چسبندگی بسیار مناسبی با سطح نمونه ها دارند که نشان از زیست فعالی نمونه های دوفازی bcp حاوی شیشه زیست فعال دارد.

مطالعات استحکام مکانیکی، ترکیب فازی، گروه های شیمیایی و ریزساختار در زمان های مختلف غوطه وری در محلول شبیه سازی شده به مایعات بدن صورت گرفت. آزمون mtt نشان از الحاق و تکثیر سلول های استخوانی را بر سطح نانوبیوکامپوزیت پلیمری و عدم سمیّت آن دارد. بررسی نتایج ftir ابتدا نشان از فرآیند پلیمریزاسیون مونومر هیما و همچنین تشکیل نمک پلی کربوکسیلات کلسیم داشت؛ تصاویر sem نیز حاکی از ذرات فاز جامد در بستر پلیمری بود و نشان داد که فاز پلیمری به مرور انحلال یافته از اینرو نانوبیوکامپوزیت تهیه شده را می توان به عنوان یک ماده زیست تخریب پذیر به شمار آورد. تشکیل نانوبلورک های سوزنی آپاتیتی پس از قرار گرفتن در محلول شبیه سازی شده به مایعات بدن (sbf) توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی sem و آزمون آنالیز عنصری تصویری edxa تصدیق گردید و تغییرات فازی در ترکیب سیمان با گذشت زمان با استفاده از پراش اشعه ایکس (xrd) بررسی شد و لایه تشکیل شده کلسیم فسفات را آپاتیت با درجه بلورینگی کم مشخص نمود. نتایج استحکام سنجی نشان داد که میانگین استحکام فشاری در سیمان بعد از گیرش mpa 80 می باشد که بسیار بیشتر از مقادیر معمول سیمان های کلسیم فسفاتی هیدرولیک است که با گذشت زمان کاهش می یابد.

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، شیشه هایی بر اساس فرمول کلی 30cao–5mo–70sio2 (m=ca, sr, zn, mg) به روش سل-ژل تهیه شده و تشکیل لایه کلسیم فسفات بر روی سطح آن ها، که ضریب زیست فعالی را به وجود می آورد، توسط انجام آزمونin-vitro (غوطه ور سازی آن ها درون محلول sbf برای مدت زمان های متفاوت) مورد بررسی قرار گرفت. تشکیل لایه کلسیم فسفات بر روی سطح شیشه ها و تفاوت های ساختاری بین لایه تشکیل شده بر روی شیشه های مختلف، توسط تکنیک هایی چون xrd، ftir، sem و eds مورد بررسی قرار گرفت. همچنین غلظت یون های کلسیم، سیلیسیم و یونm به کار رفته در ساختار شیشه که در محلول sbf آزاد شده بودند، توسط آزمون icp مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به آن چه در فصل دوم ذکر شد، با قرار گرفتن شیشه ها در تماس با محلول sbf، در ابتدا یک لایه غنی از sio2 بر روی سطح آن ها تشکیل شد. نتایج نشان دادند تشکیل لایه کلسیم فسفاتی بر روی سطح شیشه ها، قویاً به ترکیب شیمیایی آن ها وابسته است. در مجموع نتایج نشان دادند تشکیل لایه آپاتیت کربناتی بر روی سطح شیشه، با جایگزین کردن 5% مولی mgo به جای cao، با تأخیر اتفاق می افتد. در حالی که با جایگزین کردن همین مقدار zno ، تشکیل این لایه متوقف شده و با جایگزین نمودن sro ، تشکیل این لایه سریع می شود.

-2- هدف با توجه به اینکه استحکام اولیه سیمان کلسیم فسفاتی بلافاصله پس از گیرش بسیار ناچیز می باشد، یکی از رویکردهای مهم تحقیقاتی در حوزه سیمان های فوق افزایش خواص بویژه استحکام فشاری بعد از گیرش سیمان با استفاده از راه کارهای مختلف می باشد بنابراین در این پروژه با توجه به زیست سازگاری نانو ذرات تیتانیا، سیلیکون کاربید و آلومینا، سه نانو ذره فوق برای اولین بار، با درصدهای مختلف به دو نوع سیمان کلسیم فسفاتی متفاوت، یکی سیمان پایه ?-tcp و دیگری سیمان پایه تترا کلسیم فسفات اضافه شدند و خواص ساختاری و مکانیکی آنها در دو محیط مختلف محلول رینگر و پلاسمای خون انسان مورد بررسی قرار گرفتند. 1-3- مراحل انجام پروژه پروژه حاضر طبق مراحل زیر برنامه ریزی و انجام شد: 1- تهیه مواد اولیه شامل کربنات کلسیم، دی کلسیم فسفات، نانو آلومینا، نانو سیلیکون کاربید و نانو تیتانیا از شرکت دگوسا و مرک آلمان. 2- سنتز آلفا تری کلسیم فسفات، تترا کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار در آزمایشگاه. 3- فراوری مواد اولیه و تهیه فرمولاسیون سیمانهای مورد نظر 4- بررسی اثر سه نانو ذره یاد شده بر خواص مکانیکی و ساختاری سیمان پایه آلفاتری کلسیم فسفات و سیمان پایه تترا کلسیم فسفات در محلول رینگر 5- بررسی اثر نانو ذرات تیتانیا و سیلیکون کاربید بر خواص مکانیکی و ساختاری در سیمان پایه تتراکلسیم فسفات در محیط پلاسمای خون انسان

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.

سیمانهای کلسیم فسفاتی (cpcs) متخلخل، جایگزینی مناسب برای بارگذاری و کنترل رهایش داروهای مختلف هستند. وجود ماکرو تخلخل در سیمان باعث جذب سریع تر سیمان شده و در نتیجه شکل گیری استخوان جدید با سرعت بیشتری در بدن رخ میدهد. در این پژوهش، رهایش دگزامتازون (dex) به عنوان یک ماده ی موثر در استخوان سازی، از زمینه ی سیمانهای کلسیم فسفاتی میکرو و ماکرو متخلخل از 0 تا 800 ساعت در مایع شبیه سازی شده به مایع بدن (sbf) بررسی شده است. سدیم دو دسیل سولفات (sds) نیز برای ایجاد ماکرو تخلخل در ساختار سیمان به کار گرفته شده و پس از آن اثر sds و dex بر روی زمان گیرش و خواص مکانیکی cpcs مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که با افزودن dex به ترکیب سیمان زمان گیرش کاهش یافته است این در حالی است که شاهد نتیجه ای برعکس برای افزودن sds هستیم. علاوه بر این وجود sds باعث کاهش استحکام فشاری سیمان شده در حالی که افزودن dex به ترکیب سیمان میکرو متخلخل استحکام فشاری سیمان را افزایش داده است. با بررسی نتایج حاصل از تفرق اشعه ایکس (xrd) مشاهده شده است که حضور sds و dex تاثیری روی نرخ تبدیل واکنشگرها به فاز آپاتیت پس از غوطه وری در sbf، نداشته است. نتایج نشان داده است که نرخ رهایش dex از زمینه ی سیمان، متاثر از میزان ماکرو تخلخل و غلظت dex بوده است. نرخ رهایش از سیمان میکرو متخلخل بار شده با مقدار بیشتر dex سریع تر از نرخ رهایش از سیمان ماکرو متخلخل حاوی مقادیر پایین تر dex بوده است. این نتیجه، اهمیت نقش میزان داروی بار شده را روی تعیین نرخ رهایش نشان میدهد. علاوه بر این، در یک غلظت ثابت dex، سیمان ماکرو متخلخل رهایش سریع تری را در مقایسه با سیمان میکرو متخلخل از خود نشان میدهد. این تحقیق کنترل رهایش dex از زمینه ی cpcs را بدون هر گونه تغییرات شدید بر خواص کاربردی سیمان تایید میکند.

سیمانهای استخوانی از جنس کلسیم فسفات مواد فوق العاده زیست سازگاری هستند که در ارتوپدی و دندانپزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. این سیمانها با ترکیب مناسب می توانند نسبت به سرامیک های کلسیم فسفات سینتر شده مانند قطعات آپاتیت سینتر شده دارای مزایایی باشند که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره نمود: قابلیت جذب و جایگزین شدن توسط بافت استخوان ، قابلیت شکل دهی ایمپلنت مناسب با شکل آسیب ، امکان استفاده از عوامل دارویی و عوامل تسریع کننده رشد بافت استخوان در ترکیب سیمان ، تشکیل هیدروکسی آپاتیت با کریستالینیته کم و شبیه به آپاتیت فاز معدنی استخوان ، قابلیت تزریق در محل آسیب بدون نیاز به عمل جراحی و.... این سیمانها از دو بخش پودر و مایع تشکیل شده اند که جزءپودر شامل یک یا ترکیبی از چند نمک کلسیم فسفاتی مانند دی کلسیم فسفات ،تری کلسیم فسفات،تتراکلسیم فسفات و...است و بخش مایع شامل آب یا یک محلول فسفاتی یا یک محلول از ترکیبات آلی مانند اکریلیک اسید ، سیتریک اسید و ... می باشد . تا کنون افزودنی های متنوعی به منظور بهبود خواص سیمان کلسیم فسفات به ترکیب این سیمانها افزوده گردیده است این خواص شامل زمان گیرش،ساختار فاز آپاتیت،پایداری شیمیایی و قوام سیمان در محیط بیولوژیک،تزریق پذیری و استحکام مکانیکی است.در مورد افزایش استحکام سیمان تحقیقاتی شامل بررسی تاثیر نسبت اجزاء سازنده جزء پودر،تغییر نسبت پودر به مایع،استفاده از عوامل تسریع کننده واکنش گیرش و تاثیر آن در استحکام،استفاده از الیاف پلیمری قابل جذب درترکیب سیمان انجام شده است. اما متاسفانه علیرغم این ، کاربرد سیمانها تنها به بازسازی آسیب های موجود در مکان های بدون تنش محدود می شود.هدف از اجرای این طرح بررسی خواص سیمان کلسیم فسفات آپاتیتی است که بخش جامد آن ترکیبات کلسیم فسفاتی مانند دی کلسیم فسفات و تترا کلسیم فسفات و بخش مایع آن پلاسمای خون می باشد. پلاسمای خون شامل 90 درصد آب ، 8 درصد پروتیین ، 9/0 درصد مواد معدنی و1/1 درصد مواد آلی است. همچنین، حضور یونهایی چون سدیم، پتاسیم، کلسیم، کلراید، کربنات و فسفات در پلاسمای خون تغییراتی درشیمی و فیزیک شبکه فازهای نهایی موجود در سیمان خصوصاً ایجاد فازنانو آپاتیت و افزایش استحکام سیمان می شود. از سوی دیگر نظر به اینکه یک جزء سیمان از بیمار تهیه می شود علاوه بر کاهش مقدار مواد مصرفی امکان واکنشهای بافتی نسبت به سیمان بسیار اندک خواهد بود.

مواد زیست فعال مانند هیدروکسی آپاتیت (ha) و شیشه های زیست فعال برای ترمیم نقص های استخوان و دندانی به طور گسترده استفاده شده اند[1, 2]. این مواد دارای قابلیت تشویق استخوان سازی هستند، ضمن اینکه غیر سمی، غیر حساسیت زا و غیر التهاب زا هستند و به عنوان ماده زیست-فعال شناخته شده اند، زیرا قادر به تشکیل پیوند شیمیایی با بافت اطراف می باشند. محصولات مواد زیست فعال و استخوان ساز معمولا" در قالب بلوک های متراکم و یا متخلخل، گرانول و خمیرهایی با قابلیت شکل پذیری هستند[2-5]. مشکل عمده بلوک های استخوانی شکل خاص آن-هاست که مناسب برای جایگزینی در نقیصه هایی با شکل های بی قاعده نیستند. بنابراین لازم است تا متناسب با شکل نقیصه شکل دهی شوند. لازم به ذکر است که شکل دهی این مواد ترد مشکل است و به سختی ماشین کاری می شوند، زیرا تنش ایجاد شده بوسیله ابزار برش باعث ایجاد ترک و اشاعه سریع آن می شود که منجر به شکست ناگهانی قطعه می شود. مشکل گرانول های جایگزین استخوان نیز این است که محل نقص را ترک کرده و به بافت مجاور مهاجرت می کنند. مواد زیستی تزریق پذیر تشکیل شده از سرامیک ها، شیشه ها و محلول های پایه آب مشکل گرانول ها را از بین برده است. خمیرهای تزریق پذیر مزیت های بسیاری نسبت به سرامیک های مرسوم دارد. به عنوان مثال، آن ها توانایی انتقال داروهای متفاوت یا مولکول های بیولوژیکی، و همچنینکنترل خواص رهایش را دارند[6-8]. مواد زیست فعال به شکل خمیر بطور وسیعی برای درمان شکستگی ستون فقرات، نقص های استخوانی در صورت، جمجمه و فک، درزگیری کانال ریشه استخوان دندان و حتی درمان بیماری بازگشت ادراری در کودکان مورد استفاده قرار می گیرند[9-17]. خمیرهای زیست فعال با قابلیت شکل پذیری و تزریق بر حسب اتفاق های وابسته به زمان که در ساختار داخلی آن ها ایجاد می شود، به دو دسته تقسیم می شوند،سیمانی و غیر سیمانی. در خمیرهای سیمانی واکنش شیمیایی بین اجزاء خمیر منجر به تشکیل فاز جدید و تشکیل شبکه ای که گرانروی خمیر را افزایش می دهد، می شود. بنابراین بعد از گذشت زمان مشخص(زمان گیرش)، خمیر گیرش یافته و سخت می گردد. در حالیکه، در خمیرهای غیر سیمانی، واکنش شیمیایی بین اجزاء ترکیب خمیر ایجاد نشده و فاز جدیدی نیز بوجود نمی آید. در این نوع خمیرها، تغییر گرانروی تنها با تغییرات فیزیکی ترکیبات مانند: خشک شدن، امکان پذیر است(تبخیر فاز مایع). سیمان های کلسیم فسفاتی تهیه شده از کلسیم فسفاتهای فعال و محلولهای آبی نمکهای فسفات جزء مواد زیست فعال سیمانی هستند. درمقابل، خمیرهای تهیه شده از کلسیم فسفاتهای غیر فعال(مانند هیدروکسی آپاتیت و بتاتری کلسیم-فسفات) و محلولهای پلیمری به عنوان خمیرهای غیر سیمانی معرفی شده اند. در مقوله خمیرهای تزریق پذیر، خواص جریان یابی بسیار مهم هستند، زیرا این خمیرها باید براحتی و بدون جدایش فازی تزریق شوند. به عنوان مثال به هنگام اصلاح بیماری بازگشت ادراری، خمیر زیست فعال باید یک مسیر نسبتا طولانی را از میان حالب طی کند، بنابراین قابلیت جریان یابی آن حائز اهمیت است. همچنین جریان یابی در خمیرهای شکل پذیر که برای نقص استخوانی با شکل پیچیده استفاده می شوند، مهم است، زیرا که خمیر باید جریان یافته و تمام قسمت های نقیصه را پر کند. خواص جریان یابی خمیر سیمانی مانند سیمان های کلسیم فسفاتی در مقاله ها بحث شده است[18-20]. همچنین در خمیرهای غیر سیمانی، رفتار جریان یابی محلول آبی بتا تری کلسیم فسفات توسط بارود و همکارانش[21]و بوهنر و همکارانش[22] مورد تحقیق قرار گرفته است. در هر دو نوع خمیر، نقش پارامترهایی مانند: نسبت پودر به مایع، اندازه ذره و توزیع فاز جامد و یسکوزیته فاز مایع، در رفتار جریان تاثیر دارد. شیشه های زیست فعال یک دسته مهمی برای درمان استخوان به عنوان پرکننده یا داربست می-باشند. آپاتیت تشکیل شده روی سطح این مواد که بعد از قرار گرفتن در محلول های بدن حاصل می-شود، باعث ایجاد پیوند شیمیایی با استخوان و حتی بافت نرم می شود. شیشه های زیست فعالی که از روش سل- ژل تهیه می گردند، دارای سطح ویژه بالا و در نتیجه زیست فعالی بالا هستند. مزیت دیگر مواد شیشه زیست فعال در مقایسه با کلسیم فسفات ها مانند هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم فسفات حضور عنصر سیلسیسم در ترکیبشان است. سیلسیم وقتی به صورت کاتیون سیلیکات آزاد می شود، باعث افزایش فعالیت های ژنی در سلول ها و افزایش سرعت تبلور استخوان می گردد. تاثیر یون های سیلیکاتبه عنوان مهیج در تکثیر و فعالیت سلول های استخوان ساز در تحقیقات دیگر به اثبات رسیده است[23]. پودر شیشه زیست فعال با محلول پلیمری ویسکوز مخلوط گردیده و تشکیل خمیری با قابلیت تزریق را می دهد، این خمیر تزریق پذیر در ترمیم بافت سخت و نرم به کار برده می شود. زیست فعالی برون تنی و خواص جریان یابی خمیر آماده شده شدیداً تحت تأثیر پارامترهای مختلف فیزیکی ذرات شیشه، مانند مورفولوژی و اندازه حفرات توزیع شده می باشد. این اختلاف مورفولوژی ناشی از اختلاف در روش سل- ژل است. تاکنون، مطالعات بسیار محدودی بر روی خمیرهای شیشه زیست فعال و توسعه این مواد انجام شده است، و بنابراین مطالعه روی این مواد جالب است. تحقیقات بسیار کمی بر روی افزایش حجم بافت نرم با استفاده از خمیرهای شیشه انجام شده است. ترکیب هیدروژل کایتوسان/ شیشه زیست فعال توسط کوتو و همکارانش انجام شد و خواص جریان یابی خمیرهای تولید شده ارزیابی گردید[24]. در این تحقیق شیشه های زیست فعال از روش سل- ژل به دست آمده و کامپوزیت های این شیشه ها با محلول های هیالورونیک اسید(3%)، سدیم آلژینات(10% و3 %) و مخلوط آنهاتهیه و مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق تأثیر مورفولوژی شیشه های به دست آمده از دو روش متفاوت سل- ژل، بر روی زیست فعالی و خواص جریان یابی است. زیست سازگاری، خاصیت ویسکوالاستیک و اصلاح خواص جریان یابی(در دو مد نوسانی و چرخشی)، هیالورونیک اسید و سدیم آلژینات باعث شده است تا این ماده به عنوان فاز مایع انتخاب شود[25]. ثابت شده است که این دو پلیمر در ساخت فضای بین-سلولی هم شرکت می کند[26].رفتار پایداری ساختار و تشکیل آپاتیت خمیرها در شرایط برون تنی با غوطه وری در محلول شبیه بدن در طول 14 روز تحت شرایط دینامیک و استاتیک مشخصه یابی شد.

در مدل مقدار تولید اقتصادی کلاسیک فرض بر این بود که تجهیز تولیدی همواره در شرایط ایده آل بوده و تمام محصولات تولید شده سالم هستند. اما در دنیای واقعی تولید ممکن است ماشین تولیدی به وضعیت خارج از کنترل رفته و نرخ تولید محصولات غیر استاندارد به شدت افزایش یابد. از سوی دیگر در دنیای رقابتی امروز، وارانتی نقش ابزاری رقابتی برای تمایز کمپانی ها از یکدیگر ایفا می کند. زیرا وارانتی بهتر معمولا نشان دهنده ی کیفیت بالاتر محصولات بوده و اطمینان خاطر بیشتری به مشتریان می دهد. همچنین وارانتی رضایت بخش می تواند اشتیاق مشتریان برای خرید محصول را افزایش دهد. بنابراین در نظر گرفتن وارانتی محصولات فاکتوری ضروری و مهم برای تولید کنندگان است. در این پایان نامه دو مدل در زمینه ی سیستمهای تولیدی رو به زوال توسعه داده شده است که در هر دو مدل تقاضا تابعی افزایشی از دوره ی وارانتی است. زمان سپری شده تا تغییر حالت سیستم از وضعیت تحت کنترل به وضعیت خارج از کنترل متغیری تصادفی است. همچنین محصولات غیر استاندارد که با سیاست بازرسی کامل جداسازی می شوند، در بازار ثانویه با قیمت پایین تر و بدون وارنتی فروخته می شوند. طول عمر محصولات تولیدی در این مدل ها نیز متغیر تصادفی بوده که در مدل اول از توزیع یکنواخت و در مدل دوم از توزیع نمایی پیروی می کند. هدف از ارائه این مدل ها بدست آوردن همزمان مقادیر بهینه زمان تولید و طول دوره ی وارانتی محصول سالم به نحوی که سود حاصل در واحد زمان حداکثر گردد، است. قضایای مختلفی برای بحث تقعر تابع هدف و همچنین شرایط بهینگی ارئه شده است. همچنین برای بدست آوردن جواب های بهینه الگوریتم متفاوتی در هر مدل بکار رفته است. برای نشان دادن کارائی و ویژگی مدل نیز از آنالیز حساسیت استفاده شده است. نتایج نشان می دهد زمانیکه وابستگی تقاضا به دوره ی وارانتی بیشتر باشد، حساسیت سود حاصل به دوره ی وارانتی بیشتر خواهد بود.

در ساخت داربست های متخلخل که به روش تجزیه حرارتی صورت می گیرد تاکنون از شکر و اسید سیتریک به عنوان پروژن در ترکیب با شیشه و شیشه سرامیک استفاده نشده است. لذا در این پژوهش علاوه از سنتز پایه شیشه به روش سل-ژل ترکیب با درصد ها و دانه بندی های مختلف صورت گرفت و آنالیز های مختلف فیزیکی، مکانیکی و ساختاری صورت گرفت. از سوی دیگر با توجه به اینکه روش های مختلف ساخت داربست یا بر پایه پودر است یا سنتز مستقیم و افزودن پروژن این پژوهش از جنبه ترکیب این دو روش دارای نوآوری می باشد. با توجه به آزمودن درصد های مختلف انتخاب درصد بهینه از جمله اهداف مهم در این پژوهش می باشد. نتایج حاکی از استحکام های فشاری نشان می دهد به طور دقیق انتخاب همچون نمونه ای به سهولت نیست چراکه عوامل مختلفی در کنارهم موثر بر نتیجه استحکام می باشند که از جمله می توان به ابعاد خود ذرات شیشه نحوه پرس و پخت اشاره کرد اما مطابق نتایج آزمون استحکام فشاری متوسط میزان استحکامmpa 3/0 در محدوده داربست های اسفنجی می باشد. استحکام داربست های با پروژن اسید سیتریک 30% بالاتر از استحکام نمونه های شکر می باشد. میزان انقباض داربست هایی با تخلخل 60% برابر 36% است. این مقدار پس از زینتر با افزایش میزان درصد پروژن افزایش می یابد. تصاویر sem نمونه ها نشان می دهد، اتصال حفرات مناسب می-باشد. توزیعی از اندازه حفرات در محدوده نانو تا ماکرو تخلخل مشاهده شد. مقایسه نتایج آزمون های xrd و ft-ir نشان می دهد، پروژن کاملا سوخته و از ساختار خارج می گردد، بدون اینکه با سایر مواد ترکیب و فاز جدیدی ایجاد کند. مطابق نتایج غوطه وری در sbf امکان تشکیل هیدروکسی آپاتیت وجود دارد. نتایج ft-ir نشان می دهد، پس از غوطه وری باند های مربوط به گونه های فسفاتی تقویت می گردد.

جنتامایسن سولفات یک آنتی بیوتیک می باشد که در درمان خیلی از عفونت های ناشی از باکتری، به خصوص عفونت هایی که توسط ارگانیزم های گرم-منفی ایجاد می شوند، استفاده می شود. این دارو، نه تنها به صورت سیستم کلوییدی دارو رسانی بلکه به صورت دارو رسانی موضعی در مهندسی بافت استفاده می شود. از طرفی دیگر، به دلیل نیمه عمر کوتاه این دارو، لازم است تا به دفعات از این دارو در زمان هایی با مدت کوتاه استفاده شود. در این مطالعه، نانو ذرات کلسیم فسفات نیمه کریستالین و یا آمورف کلسیم فسفات سنتز شده است که حاوی داروی جنتامایسین سولفات می باشند و این دارو به روش پگیله کردن بر روی این نانوذرات سوار شده است. این سیستم دارو رسانی مدت زمان رهایش جنتامایسین را تا 5 روز به تاخیر می اندازد. نانوذرات قبل و بعد از سوار شدن دارو مورد بررسی گرفتند و مشخصه یابی شدند. این ساختار می تواند هم در دارو رسانی کلوئیدی جنتامایسین سولفات و هم در ساخت داربست هایی با خاصیت رهایش انتیبیوتیک در موضع استفاده شود.

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.

امروزه بیوسرامیکها به دلیل پایداری حرارتی و شیمیائی، استحکام و مقاومت به سایش بالا، ظاهر زیبا و مناسب و زیست سازگاری عالی از جایگاه رفیعی در کاربردهای ارتوپدی و دندانی، برخوردار هستند و در شکل های مختلفی نظیر تک کریستال، پلی کریستال، کامپوزیت و پوشش مورد استفاده قرار می گیرند. شیشه های بیواکتیو دسته بسیار مهمی از بیوسرامیکها را تشکیل می دهند. یک ماده بیواکتیو یا زیست فعال ماده ای است که توانایی تشکیل یک لایه پیوندی واسطه بین خودش و بافت زنده را دارد. در حقیقت حالت بیواکتیو یک حدواسط بین حالتهای انحلال وغیر فعال بودن سرامیک ها در محیط بیولوژیک می باشد. ترکیب شیمیائی شیشه های بیواکتیو اغلب دارای دو جزء ثابت cao و sio2 می باشند. ترکیبات دیگری نیز می توانند به جای این ترکیبات قرار گیرند. همچنین اجزاء گوناگون و مفید بسیاری نیز در کنار این ترکیبات به بهبود و افزایش قدرت بیواکتیویته شیشه های بیواکتیو کمک می کنند و یا در موضع مورد درمان، خواص درمانی مفیدی تولید می نمایند. در این میان ترکیبات منیزیم دار مثل اکسید منیزیم می تواند در انواع درمان ها و ترمیم های ارتوپدی و دندانی کاربرد مناسبی را به همراه خواص درمانی عالی، ایجاد نمایند. منیزیم از عناصر بسیار مفید در جلوگیری از پوکی استخوان می باشد که مکان های آسیب دیده استعداد بالایی برای ابتلا به آن را دارند. در این تحقیق از میان روش های مرسوم تهیه شیشه های بیواکتیو، روش سل-ژل، به دلیل ویژگی های منحصر به فرد روش، و خواص مطلوبی که به محصول نهایی می بخشد انتخاب گردید. ترکیبات بر اساس sio2-cao-p2o5 انتخاب شدند و مقادیر مختلفی از اکسید منیزیم (mgo) به آنها اضافه شدند و بیواکتیویتی بررسی گردید. بررسی ها بر اساس آنالیزهای ftir,xrd,sem و dta و tga انجام گرفتند. در نهایت مشاهده گردید حضور منیزیم تاثیر مخربی بر خواص بیواکتیویته و سینترینگ شیشه های بیواکتیو ندارد و تنها تشکیل فازهای کریستالین هیدروکسی آپاتیت را در فصل مشترک شیشه –محیط بیولوژیک با تاخیر روبه رو می سازد. با توجه به نیاز به حضور منیزیم در ترکیب شیشه های بیواکتیو، این تاخیر قابل تحمل و اغماض می باشد.

به منظور بالا بردن سرعت جذب سیمان ها پس از کاشت در بدن، لازم است تا سیمان ساختاری متخلخل با تخلخل های با اندازه ی میکرونی داشته باشد تا سلولهای استخوانی بتوانند به درون آن نفوذ کرده و رشد کنند و سرعت حل شدن سیمان در مایع بدن افزایش یابد. در این تحقیق یک روش جدید برای تولید ماکروتخلخلها در سیمان کلسیم فسفاتی بر پایه ی آلفا تری کلسیم فسفات به کار گرفته شد. این روش بر مبنای استفاده از گاز co2 محلول در فاز مایع سیمان است. فاز مایع سیمان محلول 4 درصدی na2hpo4 با سه درصد مختلف (25-50-75) از آب گازدار می باشد. با مخلوط کردن فاز جامد و فاز مایع، گاز co2 محلول در مایع به واسطه تنش های مکانیکی ایجاد شده در اثر هم زدن خمیر آزاد شده و سیمان متخلخل شکل می گیرد. نتایج آزمایش میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem) نشان داد که ریزساختار سیمان شامل تخلخلهای درشت با اندازه ی میانگین حدود ?m70 است و مورفولوژی سیمان قرار گرفته در محلول شبیه به مایعات بدن (sbf)، نانوبلورک های تیغه ای شکل هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم را نشان می داد. وجود فاز آپاتیت در کنار–tcp ? واکنش نکرده در الگوهای پراش اشعه x نمونه های غوطه ور شده در محلول شبیه بدن (sbf) نیز مشاهده شد. طیف ftir بیانگر تشکیل هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم کربناتی بود. میزان تخلخل کل در نمونه های متخلخل شده با سه درصد آب گازدار مختلف % 2/50-8/46 و درصد ماکروتخلخلها % 2/9-1/3 بود. محدوده استحکام فشاری بعد از 14 روز قرارگیری در sbf از mpa 4-3 به mpa 5/17-2/9 رسید. زمان گیرش اولیه سیمان حدود 17-5/15 دقیقه اندازه گیری شد.