تهیه و مشخصه یابی پودر نانومتری و پوشش نانو ساختار هیدروکسی آپاتیت به روش سل-ژل

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.