ساخت فلوئور هیدروکسی آپاتیت بالک نانوساختار با استفاده از نانوپودر و بررسی میزان یون فلوئور بر خواص مکانیکی و زیستی

هیدروکسی آپاتیت به دلیل دارا بودن خواص ساختاری و شیمیایی مشابه بافت سخت طبیعی، به عنوان جایگزینی مناسب برای استخوان های آسیب دیده مورد توجه قرار گرفته است. فلوئور نیز از جمله عنصرهای موجود در هیدروکسی آپاتیت زیستی می باشد. افزودن این عنصر به بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت، موجب افزایش پایداری حرارتی و شیمیایی شده و خواص مکانیکی بالاتری پس از تف جوشی در دماهای بالا را ارائه می کند. به علاوه، افزودن فلوئور، واکنش سلولی را بهبود می بخشد. ساخت ماده بالک نانوساختار فلوئور هیدروکسی آپاتیت برای کاربرد بازسازی بافت استخوانی حائز اهمیت است. این ماده، علاوه بر خواص مکانیکی بهتر نسبت به نمونه درشت ساختار، برهمکنش بهتری با محیط بیولوژیک اطراف ارائه می کند. بنابراین، هدف از اجرای پژوهش حاضر، تولید بیوسرامیک متراکم نانوساختار فلوئور هیدروکسی آپاتیت با استفاده از روش تف جوشی دو مرحله ای بود. تاثیر پارامترهای مختلف فرایند تف جوشی دو مرحله ای شامل دما و زمان نگه داری اولیه، دما و زمان نگه داری ثانویه و فشار متراکم سازی با استفاده از روش تاگوچی مورد ارزیابی قرار گرفت. به علاوه، تاثیر فلوئور موجود در ساختار هیدروکسی آپاتیت بر قابلیت تف جوشی، خواص مکانیکی و خواص زیستی مطالعه شد. ساختار فازی، مورفولوژی و ساختار، گروه عاملی ماده ساخته شده با استفاده از پراشگر پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز مشخصه یابی شد. خواص مکانیکی با ریزسختی سنجی و خواص زیستی با تغییرات ph و یون های آزاد شده در محلول شبیه سازی شده بدن ارزیابی شد. بر اساس نتایج، فشار متراکم سازی بیش ترین تاثیر را بر چگال شدن در فرایند تف جوشی دو مرحله ای داشته است و پس از آن، دمای اولیه، زمان اولیه و دمای ثانویه دارای بیش ترین تاثیر بوده است. فلوئور هیدروکسی آپاتیت بالک نانوساختار با چگالی بالا در شرایط بهینه سازی شده با روش تاگوچی در دمای اولیه 1000 درجه سانتیگراد، زمان اولیه 10 دقیقه، دمای ثانویه 900 درجه سانتیگراد، زمان ثانویه 24 ساعت و فشار متراکم سازی 200 مگاپاسکال با اندازه دانه 105 نانومتر تولید شد. افزایش فلوئور، موجب کاهش قابلیت تف جوشی شد و چگال شدن را به تاخیر انداخت. به علاوه، با افزایش فلوئور سختی افزایش و چقرمگی شکست کاهش یافت. ارزیابی زیستی، تشکیل هیدروکسی آپاتیت شبه استخوان را بر روی سطح نانوبیوسرامیک ساخته شده، نشان داد. هم چنین، نانوپودر فلوئور هیدروکسی آپاتیت نه تنها اثر سمی بر روند رشد و تکثیر سلول های استخوان ساز انسانی نداشت؛ بلکه رشد و تکثیر آن ها را بهبود بخشید. با افزایش فلوئور جایگزین شده در فلوئور هیدروکسی آپاتیت، نرخ تکثیر سلولی به دلیل کاهش کلسیم آزاد شده در محیط کشت، کمی کاهش یافت. بنابراین، با توجه به خواص مکانیکی، امکان تشکیل بافت استخوانی و واکنش مطلوب با سلول های استخوان ساز، فلوئور هیدروکسی آپاتیت نانوساختار ساخته شده می تواند گزینه مناسبی برای کاربردهای بازسازی بافت استخوانی بدون بار، در نظر گرفته شود.