بیومتریال های فلزی بخش عمده ای از مواد مورد استفاده در کاربردهای پزشکی و جراحی را تشکیل می دهد. به ویژه در ساخت ایمپلنت های ارتوپدی، فلزات نقش انکار نشدنی دارند. در این میان فولادهای زنگ نزن بدلیل تاریخچه مصرف طولانی و در نتیجه رفتار شناخته شده و همچنین هزینه به نسبت کمتر در مقایسه با دیگر بیومتریال های فلزی و در عین حال زیست سازگاری مناسب در کاربردهای کوتاه مدت، موقعیت خود را در بین بیومتریال های فلزی تثبیت کرده اند. در دو دهه اخیر با گسترش فرآیندهای اصلاح سطح مواد، حوزه بیومتریال هم بی نسیب نمانده و روش های گوناگون برای اصلاح سطح آنها به کار گرفته شده است.در این تحقیق اثرات اصلاح مکانیکی سطح نمونه فولاد زنگ نزن 316lvm، بر سازگاری سلول ها با سطح، مورد بررسی قرار گرفته و سپس تلاش شده است تا با به کارگیری پرتو پالسی پرتوان(در محدوده 109w/cm2) و قابل کنترل لیزر co2، زیست سازگاری نمونه، بعنوان یک بیومتریال فلزی برای ساخت ایمپلنت های ارتوپدی، بهبود یابد. پارامترهای مورد بررسی برای بهبود زیست سازگاری رفتار خوردگی و سازگاری سلولی نمونه ها پس از اصلاح در مقایسه با نمونه اصلاح نشده بوده است. تصاوبر مبکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که در محدوده زبری سطح 5 تا 10 میکرومتر، اتصال اولیه سلول ها به سطح زبر بیشتر است اما چسبندگی و تکامل سلول ها بر روی سطح صاف ، به طور چشمگیری پیشرفت بیشتری نسبت به سطح زبر دارد. در بخش دومآزمایش ها، اصلاح سطح فولاد زنگ نزن با پرتو لیزر co2 باعث بهبود رفتار خوردگی، هم از نظر خوردگی عمومی و هم حساسیت به خوردگی از نوع حفره دار شدن می گردد. افزایش پتانسیل خوردگی مدار باز (از516- به 390- میلی ولت) و کاهش سرعت خوردگی عمومی(از 2/2 به 3/0 ) نشان از بهبود رفتار خوردگی عمومی فولاد آستنیتی 316lvm در اثر اصلاح با لیزر co2 دارد. نتایج کشت سلول ها در مجاورت این نمونه ها هم نشان می دهد که با کاهش زبری سطح نمونه فولاد 316lvm در اثر اصلاح با لیزر، چسبندگی سلول بر سطوح اصلاح شده نسبت یه سطح اصـلاح نشده قوی تر بوده که تکامل سلولی پیشرفته تری را هم بر روی این سطوح باعث گردیده است.

در دهه های گذشته تحقیقات بسیاری در زمینه اصلاح سطح مواد گوناگون با روشهای متفاوت و برای کاربردهای متفاوت انجام شده است که به طبع هر یک نتایج مطلوب و نامطلوب خود را به همراه داشته است. شاید آنچه در حوزه مهندسی پزشکی موضوع را تا حدودی مشکل تر می سازد اثبات زیست ساز گاری مواد با بدن می باشد که انتظار می رود پس از تغییرات خواص آن، اصلاح و بهبود قابل قبولی بدست اید. اما انجام آزمایشات زیست سازگاری حتی در حد invitro نه تنها زمان بر بوده بلکه شاید نتایج مطلوبی بدست نیاید. از این رو بسیار مفید خواهد بود که به گونه ای فرایند اصلاح سطح را به طور بلادرنگ (on line) مانیتور کردن تا با جهت گیری صحیح در اتلاف وقت صرفه جویی گردد و اخیرا در بیومتریال ها مانند tio با استفاده از روش هماهنگ دوم لیزر و روش انحرا گرمایی پرتو (ptd) در کندگی مینای دندان با لیزر استفاده شده است. هدف اصلی پروژه حاضر، مانیتور کردن تغیرات خواص اپتیکی-گرمایی پلیمر polydimethylsiloxane) pdms) با استفاده از سنسورهای اپتیکی و ptd (photothermal deflection) و cd-s حین اصلاح سطح با استفاده از طول موج های لیزر آرگون می باشد تا راهگشای تحقیقات مشابه در آینده باشد.

پوست یک ازگان حیاتی است، بدین معنی که از دست دادن بخش قابل توجهی از سطح پوست منجر به خطر افتادن زندگی فرد می گردد. صرف نظر از این موضوع که چه مدت زمانی است که جراحت بصورت درمان نشده باقی مانده است، آسیب ایجاد شده از دو جنبه حیاتی بیمار تهدید آمیز است: پوست سدی در مقابل از دست دادن آب و الکترولیت بدن، و نیز آن سدی در مقابل میکروارگانیسم های هوازی می باشد اگر زخم ها مرطوب نگاه داشته شوند و نیز از ابزارهایی مانند باندها استفاده شود، ممکن است فرآیند ترمیم تسریع شود. برای درمان زخم های عمیق تر استفاده از زخم پوش هایی مانند پوست مصنوعی که با سلول کشت داده شده است، ضروری خواهد بود. از آنجاییکه در اغلب زخم پوش ها از یک لایه سیلیکونی استفاده شده است، خواص مکانیکی سیلیکون با خواص مکانیکی پوست منطبق است و سیلیکون قابلیت انعطاف پذیری و تغییر شکل به حالت انواع زخم ها را دارد و نیز انتقال گازهایی مانند o2 از طریق سیلیکون صورت می پذیرد؛ در این پروژه به استفاده از سیلیکون روی آورده شده است. از آنجاییکه الگوهای بوجود آمده بر روی مواد بر رشد و چسبندگی سلولی بسیار اثرگذار می باشند. در این پژوهش برآن شدیم که پلیمر سیلیکون را برای ایجاد یک جایگزین پوستی توسط لیزر اصلاح سطح و الگونگاری کنیم. در جهت تحقق این هدف، از روش های آزمون متنوعی یاری گرفته شده است که این روش ها عبارتند از بررسی میزان کندگی پلیمر و اندازه گیری آستانه چگالی انرژی، بررسی تغییرات شیمیایی توسط طیف ftir، بررسی تغییرات کشش سطحی نمونه های تابش دیده و ازمون کشت سلولی به منظور بررسی زیست سازگاری پلیمرهای اصلاح شده.

امروزه کامپوزیت های دندانی نور پخت به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب، راحتی کاربرد و عدم عوارض جانبی برای بیمار و دندان پزشک جایگاه ویژه ای به خود اختصاص داده اند. در این پژوهش، اثر شدت و زمان های مختلف تابش لیزر و همچنین درصدهای مختلف فیلر بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های دندانی مورد بررسی قرار گرفته است. رزین مورد استفاده در این کامپوزیت ها، مخلوط 2،2- بیس [4(2- هیدروکسی -3- متاکریلوکسی) پروپیلوکسی فنیل] پروپان (bis-gma) و تری اتیلن گلیکول دی متاکریلات (tegdma) با نسبت وزنی 65 به 35 است. فیلر مورد استفاده در این کامپوزیت ها نانو ذرات sio2 با اندازه اولیه nm 10 است، که در کامپوزیت اول به اندازه %20 وزنی کامپوزیت و در کامپوزیت دوم به اندازه %25 وزنی اضافه شده است. همچنین % 5/0 وزنی کامفورکینون و دی متیل آمین اتیل متاکریلات به عنوان آغازگر نوری به کامپوزیت ها افزوده شده است. کامپوزیت ها با استفاده از لیزر آرگون در طول موج nm472، با شدت های mw/cm2 260 و mw/cm2 340 در زمان های تابش متفاوت پخت شدند. نتایج اندازه گیری درجه تبدیل کامپوزیت ها با استفاده از ftir نشان می دهد، که مقدار درجه تبدیل کامپوزیت های پخت شده با شدت mw/cm2 340 بیشتر از این مقدار برای کامپوزیت های پخت شده با شدت mw/cm2 260 است. همچنین مقدار درجه تبدیل برای کامپوزیت حاوی %20 فیلر در هر یک از کامپوزیت ها بیشتر از کامپوزیت حاوی %25 فیلر است. بالاترین مقدار درجه تبدیل متعلق به کامپوزیت حاوی %20 فیلر می باشد، که با شدت mw/cm2 340 پخت شده است. مقدار استحکام خمشی و مدول خمشی کامپوزیت حاوی %25 فیلر، خیلی بیشتر از کامپوزیت حاوی %20 فیلر است. به علاوه شدت بیشتر، افزایش مقادیر استحکام و مدول خمشی را به همراه داشت. بالاترین استحکام و مدول خمشی در کامپوزیت حاوی %25 فیلر پخت شده با شدت mw/cm2 340 دیده شد. میزان جذب آب و حلالیت در نمونه حاوی %20 فیلر پخت شده با شدت mw/cm2 260 از سایر نمونه ها بیشتر است. بالاترین میزان افزایش دمای حاصل از واکنش در نمونه های پخت شده را کامپوزیت حاوی %20 فیلر، که با شدت mw/cm2 340 پخت شده است و کمترین میزان افزایش دمای حاصل از واکنش را کامپوزیت حاوی %25 فیلر، که با شدت mw/cm2 260 پخت شده است، دارد. نتایج فوق نشان داد که کامپوزیت حاوی %25 فیلر، پخت شده با شدت mw/cm2 340 خواص فیزیکی و مکانیکی بهتری نسبت به نمونه های دیگر دار

اگر چه در چند دهه اخیر استفاده از فلز تیتانیوم و آلیاژهای آن کاربرد وسیعی درعلم پزشکی یافته است با این وجود هنوز تحقیقات بیشماری به منظور بهینه سای پارامترهای زیستی این فلز انجام می شود که شاید بتوان بکارگیری لیزر مورد استفاده در این تحقیق در این مورد را از جمله جدیدترین تحقیقات به شمار آورد. در تحقیق انجام شده استفاده از لیزر nd:yag در اصلاح سطح تیتانیوم و انجام کاشت حیوانی از جمله مواردی است که تا کنون مورد مطالعه قرار نگرفته است. در تحقیق انجام شده بررسی تاثیر لیزر nd:yag بر خصوصیات آلیاژ ti6al4v نظیر مقاومت خوردگی، سختی سطح، تغییر زاویه تماس و کشش سطحی، تغییر ترکیبات سطحی وهمچنین ارزیابی زیستی توسط تستهای invitro، in vivo و پاتولوژی مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس تحقیقات و مشاهدات انجام شده تعیین میزان چگالی انرژی بهینه به منظور دست یابی به هواص زیستی بهتر از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق استفاده از چگالی انرژی 140jcm-2 قابل قبول ترین نتایج را به همراه داشته است. افزایش سختی سطح پس از اصلاح توسط لیزر، تغییر درصد وانادیوم در سطح آلیاژ با تغییر شاریدگی لیزر و افزایش مقاومت خوردگی ، کاهش جریان و همچنین افزایش دامنه رویین شدگی از جمله نتایج ارزشمند قابل اشاره این تحقیق می باشد. ارزیابی های انجام شده پس از کاشت نمونه های مختلف در بدن بز (عکسبرداری sem، بررسی تعداد سلولهای چسبیده به سطح، بررسی میزان پهن شدگی و سطح تماس سلولها به سطح و پاتولوژی) حاکی از بهبود خواص زیستی آلیاژ مورد مطالعه پس از اصلاح سطح توسط لیزر است. مشاهدات نشان می دهد که در سطوح اصلاح شده با لیزر گستردگی سلول نسبت به حالت شاهد افزایش یافته است. نتایج نشان داد که وجود فیبروبلاست بر روی نمونه های لیزر خورده از نمونه شاهد بیشتر و در عین حال نمونه لیزر خورده در شاریدگی 100jcm-2 مقدار بیشتری سلول استوبلاست را به خود اختصاص داده است. عدم وجود سلولهای استئوکلاست بر روی نمونه های لیزر خورده در مقایسه با وجود مقادیری از آن بر روی نمونه شاهد از دیگر نتایج این مطالعه می باشد. ترمیم استخوان در مجاورت نمونه لیزر خورده با شاریدگی 140 jcm-2 نسبت به نمونه شاهد سریعتر صورت پذیرفته است. به نظر می رسد ثابت ماندن میزان ماکروفاژها و سلولهای pmn در مجاورت هر سه سطح مورد آزمایش نشان از عدم وجود عوامل عفونی در مکان جاگذاری نمونه ها می باشد. فعال نشدن سلولهای غول آسا برای هر سه نمونه مورد مطالعه نیز نوید بخش عدم تاثیر منفی لیزر در تغییر خصوصیات زیستی سطح آلیاژ می باشد.

این پروژه مشتمل بر 6 فصل می باشد. فصل یک مقدمه، فصل دو مروری بر منابع، فصل سوم مواد و آزمایشها، فصل 4 نتایج، فصل پنجم مراجع و فصل ششم ضمائم می باشد. در این پروژه هدف اصلی سینترینگ انتخابی با لیزر برای تولید کامپوزیتی از پلیمر و سرامیک است. محصول نهایی برای تولید داربست در بافت های استخوانی یا ترمیم نقایص استخوانی بکار خواهد رفت.