تهیه و مشخصه یابی کامپوزیت زیست فعال آلیاژ پایه کبالت با تقویت کننده شیشه زیست فعال نانومتری

آلیاژهای پایه کبالت زیست خنثی هستند و پس از قرارگیری در محیط طبیعی بدن در اطراف آن ها بافت فیبروزه تشکیل می شود. در این پژوهش دستیابی به آلیاژ پایه کبالت زیست فعال از طریق کامپوزیت سازی با شیشه زیست فعال نانومتری مورد توجه قرار گرفت. پودر آلیاژ پایه کبالت از طریق فرزکاری شمش های اولیه و سپس آسیاب کاری و پودر نانومتری شیشه زیست فعال هم به روش سل - ژل تولید شد. پس از آن پودر آلیاژ پایه کبالت با مقادیر 10، 15 و 20 درصد شیشه زیست فعال نانومتری از طریق آسیاب کاری مخلوط شد. سه نوع مخلوط پودری مذکور، فشرده و با عملیات تف جوشی دو مرحله ای دمای مرحله اول 1100-900 درجه سانتی گراد به مدت 10 دقیقه و دمای مرحله دوم 900-700 درجه سانتی گراد به مدت 14-2 ساعت تف جوشی شد. به منظور فازیابی نمونه ها از آزمون پراش پرتو ایکس (xrd) استفاده شد. زیست فعالی نمونه ها از طریق غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) در زمان های 7، 14، 21 و 28 روز مورد ارزیابی قرار گرفت. سطح نمونه ها قبل و بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (eds) مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات ph و مقدار غلظت یون های کلسیم، فسفر و سیلیسیم با تکنیک طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمای القایی (icp- oes) در بازه زمانی 1 تا 4 هفته اندازه گیری شد. بنیان های موجود در نمونه ها پس از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن با استفاده از تکنیک طیف سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه (ftir-atr) شناسایی شد. چگالی نمونه ها با روش غوطه وری تعیین شد. آزمون کشت سلول به منظور بررسی رشد سلول های استخوان ساز و چسبندگی آن ها بر سطح نمونه ها وآزمون سم شناسی(mtt) برای تعیین زیست سازگاری کامپوزیت ها انجام شد. حداکثر چگالی نمونه ها حاوی10، 15 و 20 درصد شیشه زیست فعال نانومتری به ترتیب 3/0± 2/96، 3/0± 9/93 و 2/0± 8/86 درصد چگالی تئوری با قرار دادن نمونه ها در دمای مرحله اول1000 درجه سانتی گراد و زمان مرحله دوم 10 ساعت بدست آمد. ارزیابی فازی کامپوزیت ها پس از تف جوشی نشان داد که تف جوشی نمونه ها باعث تغییر فاز در آن ها نشد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی سطح نمونه ها بعد از تف جوشی، افزایش آگلومره شدن ذرات شیشه زیست فعال با افزایش مقدار آن در کامپوزیت را نشان داد. نتایج آزمون زیست فعالی حاکی از آن بود که با افزایش مقدار تقویت کننده، اندازه و تعداد رسوبات کلسیم هیدروکسی آپاتیت تشکیل شده بر سطح نمونه ها افزایش یافت. نتایج اندازه گیری غلظت یون کلسیم نشان داد که با افزایش مقدار تقویت کننده، رهایش یون کلسیم افزایش یافت و کامپوزیت حاوی 20 درصد تقویت کننده در مقایسه با سایر کامپوزیت ها، بالاترین توانایی جذب یون کلسیم را داشت. با افزایش زمان غوطه وری و افزایش درصد شیشه زیست فعال، رهایش یون سیلیسیم افزایش یافت که باعث افزایش مکان های جوانه زنی آپاتیت شد. نتایج آزمون کشت سلول حاکی از چسبیدن سلول ها به سطح و ایجاد تماس اولیه مناسب بین سلول و سطح بعد از 1 روز کشت سلول بود و در روز هفتم پیوندهای سلول - سلول نیز که نشان دهنده چسبندگی کامل سلول به سطح بود، مشاهده شد و این در حالی بود که اتصال سلول به سطح آلیاژ پایه کبالت بسیار ضعیف بود. نتایج آزمون سم شناسی پس از 7 روز کشت سلول، حاکی از سمی نبودن کامپوزیت ها و زیست سازگاری آن ها بود. بنابراین استفاده از نانو ذرات شیشه زیست فعال به عنوان فاز تقویت کننده در زمینه آلیاژ پایه کبالت باعث حصول بیوماده ای زیست فعال شد که پس از قرارگیری در محلول شبیه سازی شده بدن، لایه ای از کربنات هیدروکسی آپاتیت بر سطح آن تشکیل شد و علاوه بر آن رشد و چسبندگی سلول های استخوان ساز بر سطح نمونه های کامپوزیتی، تایید کننده زیست سازگاری این کامپوزیت بود.