تهیه و مشخصه یابی پودر نانومتری فلوئورهیدروکسی آپاتیت به روش سل-ژل و سنتز مکانوشیمیایی

چکیده بخش آلی استخوان شامل الیاف کلاژن و بخش معدنی آن فاز آپاتیت 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 از بین این یون ها، co3-2و f-1تاثیر بیشتری بر رفتار و خواص بخش معدنی استخوان می گذارند و ثابت شده است که حضور یون f-1 در حد خیلی کم در بافت دندان و استخوان جهت متابولیسم بافت و حفظ عملکرد زیستی آن ضروری است. هدف از پژوهش حاضر، تهیه و مشخصه یابی نانوپودر فلوئورهیدروکسی آپاتیت با 0 ، 25 ، 50 ، 75 و 100 درصد جایگزینی یون فلوئور در ساختار به دو روش آسیاکاری پرانرژی و سل- ژل بود. از تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور تأیید حضور فازهای مطلوب در ترکیب و آنالیز حرارتی افتراقی (dta) برای ارزیابی رفتار حرارتی 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 مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) برای آنالیز بنیان های موجود در پودر حاصل استفاده گردید. با توجه به آزمون های صورت گرفته ونیز بررسی ترمودینامیکی سیستم، مکانیزمی جهت توضیح واکنش های صورت گرفته در حین آسیاکاری مخلوط پودری فلوئورآپاتیت به عنوان فرضیه مطرح شد. فلوئورهیدروکسی آپاتیت تولید شده به روش آسیاکاری پرانرژی به منظور ارزیابی خواص سازگاری زیستی به مدت چهار هفته در محلول شبیه سازی شد? بدن (sbf)، غوطه ور گردید. تاثیر حضور یون فلوئور بر جوانه زنی و رشد رسوبات آپاتیت بر سطح نمونه ها از طریق میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. از آزمون پلاسمای زوج القایی (icp-oes) برای تعیین میزان رهایش یون های فسفر و کلسیم از پودرهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت در زمان های مختلف غوطه وری استفاده شد و میزان رهایش یون فلوئور در محلول نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور تولید نانوپودرهای فلوئورهیدروکسی آپاتیت که بتوانند الزامات ارائه شده در استانداردastm f1185-88 را جهت کاربرد در بدن موجود زنده برآورده کنند، بهترین پارامترهای آسیاکاری شامل سرعت چرخش آسیا، نسبت گلوله به پودر و نهایتاً تعداد و سایز گلوله ها بدست آمد و خلوص نانوپودر تولیدی از طریق آنالیز پلاسمای زوج القایی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور توسعه کاربرد محصول تولیدی دونوع پوشش فلوئورآپاتیت تک فاز و نیز پوشش کامپوزیتی فلوئورآپاتیت / نیوبیوم به روش پاشش پلاسمایی بر زیرلایه فولاد زنگ نزن توسعه پیدا کرد. بعلاوه، پوشش نانوساختار فلوئورآپاتیت بر زیرلایه فولاد زنگ نزن به روش سل- ژل ایجاد شد. برای بررسی رفتار خوردگی نمونه های پوشش دار نیز آزمون الکتروشیمیایی پتانسیودینامیکی مورد استفاده قرار گرفت. از بین حالات آسیاکاری پنج گانه مورد استفاده در این پژوهش، فقط محصول تولید شده بعد از شش ساعت آسیاکاری تحت حالت آسیاکاری که شامل سرعت چرخش آسیا معادل با rpm 300 ، نسبت گلوله به پودر 35 و نیز تعداد 8 گلوله به قطر 2 سانتیمتر بود، از نظر استانداردastm f1185-88 قابلیت کاربرد به عنوان بیوماده را داشت. در همه حالات آسیاکاری، با افزایش زمان آسیاکاری اندازه دانه کریستالی به تدریج کاهش یافت تا به حد اشباعی رسید و پس از آن کاهش بیشتری در اندازه دانه کریستالی مشاهده نشد. نتایج آزمون پلاسمای زوج القایی نشان داد که در نتیجه افزایش میزان حضور یون فلوئور در ساختار فلوئور هیدروکسی آپاتیت، نرخ افزایش میزان حضور یون کلسیم و نیز نرخ کاهش میزان حضور یون فسفر در محلول شبیه سازی شد? بدن، هردو با کاهش روبه رو شدند. مقدار جوانه های آپاتیت شکل گرفته در سطح نمونه ها بعد از هشت ساعت غوطه وری در محلول شبیه سازی شد? بدن تابعی از درصد حضور یون فلوئور در ساختار نمونه ها بود و بیشترین مقدار جوانه های آپاتیت بر سطح نمونه فلوئورآپاتیت بوجود آمد که این جوانه ها نسبت به جوانه های تشکیل شده بر سطح سایر نمونه ها دارای ابعاد کوچکتری نیز بودند. ولی در مجموع با افزایش میزان حضور یون فلوئور در ساختار آپاتیت مقدار رسوبات بوجود آمده بر سطح بعد از 28 روز کاهش یافت. نمونه های پوشش داده شده با فلوئورآپاتیت در مقایسه با نمونه های دارای پوشش کامپوزیتی فلوئورآپاتیت / نیوبیوم به طور نسبی دارای مقاومت به خوردگی کمتری بودند. این امر ناشی از حضور حفرات و میکروترک ها در ساختار پوشش فلوئورآپاتیت پاشش پلاسمایی شده بود.