تولید و مشخصه یابی نانوپودر استرانسیم- فلوئور هیدروکسی آپاتیت به روش آسیاکاری پرانرژی

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.