ساخت و مقایسه دار بست های هیدروکسی آپاتیت طبیعی و مصنوعی ساخته شده به روش فشار ایزواستاتیک سرد

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 11، دوره 9، شماره 33 - شماره پیاپی 1، آبان 1397، صفحه 113-124   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

فاطمه حیدری^*

استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، کهگیلویه و بویر احمد، ایران.

تاریخ دریافت: 14 آبان 1396،  تاریخ بازنگری: 14 بهمن 1396،  تاریخ پذیرش: 15 مهر 1397 

چکیده

هیدروکسی آپاتیت با ترکیب Ca10 (PO4)6OH2به دلیل خاصیت زیست سازگاری و زیست فعالی که دارد، به صورت گسترده در کاربردهای درمان استخوان و دندان و به عنوان بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش، هیدروکسی آپاتیت به دو روش طبیعی(استخراج از استخوان قلم گاو) و سل-ژل تهیه شد. پودر هیدروکسی آپاتیت استخراج شده طبیعی ابعادی در حدود 5 میکرومتر و پودر هیدروکسی آپاتیت سنتز شده به روش سل-ژل ابعادی در حدود زیر 100 نانومتر داشت. داربست ها به روش فشار ایزواستاتیک سردساخته شدند و در دمای °C1300 تحت عملیات تف جوشی قرار گرفتند. به منظور بررسی ویژگی های هیدروکسی آپاتیت تولید شده و تعیین مورفولوژی آن، از آنالیزتفرق اشعه ایکس(XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی ( AFM) کمک گرفته شد. تست های فشار روی داربست های استاندارد ساخته شده انجام گرفت و چگالی آنها اندازه گیری شد. استحکام فشاری و چگالی نمونه ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت سنتز شده به روش سل-ژل بیشتر از نمونه ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت طبیعی بود. همچنین به منظور بررسی زیست سازگاری داربست ها کشت سلولیبا سلول های بنیادی استخوان انسان انجام شد. به این صورت که،داربست ها به مدت 14 روز در محیط کشت قرار گرفتند و بر اساس نتایج بدست آمده، تکثیر سلول ها روی داربست های ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت ساخته شده به روش سل-ژل بیشتر از داربست های ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت طبیعی بود.

کلیدواژه‌ها

"فشار ایزواستاتیک سرد"؛ "هیدروکسی آپاتیت"؛ "سل-ژل"؛ "تست فشار"؛ "دانسیته"

عنوان مقاله [English]

Preparation and comparison of natural and synthetic hydroxyapatite scaffolds made by cold isostatic pressing method

نویسندگان [English]

fatemeh heidari

استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، کهگیلویه و بویر احمد، ایران.

چکیده [English]

Due to its bioactivity and biocompatibility properties,hydroxyapatite (HA) with Ca10(PO4)6OH2 chemical formula has been broadly employed for bone and teeth treatment applications as hard tissue. In the present research, hydroxyapatite was synthesizedvia sol-gel and natural (extraction from bovine cortical bone) methods. Natural hydroxyapatite had an average particle size of about 5 μm and synthetic hydroxyapatite powders wereless than100 nm. Therefore, synthetic hydroxyapatite powders size was smaller than natural hydroxyapatite powders. Scaffolds were prepared by cold isostatic pressing method (CIP) and sintered at 1300°C. In order to evaluate the characteristics of the produced hydroxyapatite and morphological investigation, X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform infra-red spectroscopy (FTIR) were performed on the samples. Scanning electron microcopy (SEM) and Atomic force microscopy (AFM) were carried out to investigate the particle size, size and morphology of porosities and to study thetopography of surfaces. The results of scanning electron microscopy were in agreement with the AFM topography.After measuring the density of scaffolds, the compression tests were carried out on standard samples. Accordingly, the compression strength and density of samples from synthetic hydroxy apatite were more than those of the samples produced from natural hydroxyapatite. The compression strength of synthetic hydroxyapatite scaffold was 55.6 MPa and its density was 2.97 g/cm3. Cell culture was done on hydroxyapatite scaffolds with human osteoblast stem cells after14 days. Results showed that cell proliferation on natural hydroxyapatite scaffolds were less than synthetic hydroxyapatite scaffolds.

کلیدواژه‌ها [English]

"cold isostatic pressing", " hydroxyapatite", "sol-gel", "compression test", "density"

مراجع

References:
1- مولایی، میرصالحی، "ساخت و بررسی پوشش
نانوکامپوزیتی 4 جزئی کیتوسان-شیشه زیست فعال
45s5 -هیدروکسی آپاتیت-نانوتیوب هالوساید تولید شده
به روش رسوب الکتروفورتیکی بر زیر لایه تیتانیوم"،
نانومواد، جلد 8، شماره 27 ، ص 189 - 181،1395 .
2 - فروغی، کرباسی، ابراهیمی، سعادت،" ارزیابی خواص
فیزیکی داربست کامپوزیت نانوکریستال هیدروکسی
آپاتیت/ پلی هیدروکسی بوتیرات برای کاربرد در مهندسی
بافت استخوان"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، سال
ششم، شماره دوم، صفحات 60 - 51 ، 1391 .
3 - مظفری، جوهری، فتحی،" داربست کامپوزیتی پلی
کاپرولاکتون-هیدروکسی آپاتیت: بررسی تاثیر درصد ذرات
هیدروکسی آپاتیت و مقایسه ذرات با سایز نانومتری و
میکرومتری و اثر آنها بر خواص مکانیکی و زیست تخریب
پذیری داربست"، مواد نوین، جلد 5، شماره 4، صفحات
142-131 ، 1394 .
4- F. Zhao, Y. Yin, W. Lu, Ch. Leong, W. Zhang, J. Zhang, M. Zhang, K. Yao, Biomaterials, 23, 3227-3234, 2002.
5- S. Sakka, J. Bouaziz, FB. yed, Advances in biomaterials science and biomedical applications in Biomedicine. Intech, Rijeka,23–50, 2013.
6- H. Ghomi, M.H. Fathi, H. Edris, Materials Research Bulletin, 47,3523–3532, 2012.
7- M. MazrooeiSebdani , M.H. Fathi, Ceramics International, 38,1325–1330, 2012.
8- N.Monmaturapoj. Journal of Metals, Materials and Minerals,18, 15-20, 2008.
9- F. Heidari, M. Razavi, M. E.Bahrololoom, R. Bazargan-Lari, D. Vashaee, H. Kotturi, L. TayebiMaterials Science and Engineering C, 65,338–344, 2016.
10- فرنوش، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم،
شماره اول، صفحات 89 - 71 ، 1395 .
11- F. Heidari, M. Razavi, M. Ghaedi, M. Forooghi,M. Tahriri, L. Tayebi, Journal of Alloys and Compounds, 693, 1150-1156, 2017.
12- پایدار، طراح، تمجیدی، فرایندهای نوین در مهندسی
مواد، سال نهم، شماره اول، صفحات 27 - 17 ، 1394 .
13- G. C.M. Ruiz, M. A.E. Cruz, A. N. Faria, D. C. Zancanela,P. Ciancaglini, A. P. Ramos, Materials Science and Engineering C, 77, 102–110, 2017.
14- S. Ramesh, A. Natasha, C. Tan, L. Bang, C. Ching, H. Chandran, Direct conversionof eggshell to hydroxyapatite ceramic by a sintering method, Ceramic international. 42, 7824-7829, 2016.
15- M. Markovic, B.O. Fowler, M.S. Tung, Preparation and comprehensive characterizationof a calcium hydroxyapatite reference material, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 109, 553, 2004.
16- Z. Geng, R Wang, X.Zhuo, Zh Li, Y Huang, L. Ma, Zh.Cui,Sh Zhu, Y. Liang, Y Liu, H Bao, X Li, Q Huo, Zh. Liu, X. Yang, Materials Science and Engineering C, 71, 852–861, 2017.
17- L. Duta, N. Mihailescu, A.C. Popescu, C.R. Luculescu, I.N. Mihailescu, G. C¸ etin, O. Gunduz, F.N. Oktar, A.C. Popa, A. Kuncser, C. Besleaga, G.E. Stan, Applied Surface Science, 413, 129–139, 2017.
18- M.S. Islam, M. Todo, Materials Letters, 173, 231-234, 2016.
19- عنایتی جزی، صولتی هشتجین، نعمتی، امینیان و
فرزادی، بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت هیدروکسی
124 ساخت و مقایسه داربست های هیدروکسی آپاتیت طبیعی و مصنوعی ساخته شده به روش فشار ...
آپاتیت/تیتانیا سنتز شده به روش رسوب گذاری درجا در
دمای پایین، مواد پیشرفته در مهندسی، سال 32 ، شماره
اول، 24 - 9 ، 1392 .