پديد آورنده :
صالحي، شادي
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي پوشش نانوكامپوزيتي فلوئور آپاتيت-اكسيد روي-اكسيد گرافن بر تيتانيم توسط فرآيند پلاسما اسپري براي كاشتني هاي دنداني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي، انتخاب و روش ساخت مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 103ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهشيد خرازيها، مهدي صالحي
توصيفگر ها :
كاشتني دنداني , آلياژ تيتانيم , فلوئورآپاتيت , اكسيد روي , اكسيد گرافن , پلاسما اسپري
استاد داور :
حميدرضا سليمي جزي، فتح الله كريم زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/09/16
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/09/16
چكيده فارسي :
1 چكيده امروزه با افزايش جمعيت افراد مسن كارايي كمتر پروتزهاي دنداني و از دست دادن دندانها در اثر عوامل مختلف استفاده از كاشتنيهاي دنداني افزايش يافته است چالشهاي موجود در كاشتنيهاي دنداني منجر به توليد كاشتنيهايي كه هم از لحاظ بيولوژيكي و هم از لحاظ تريبولوژيكي رفتار مناسب داشته باشند شده است آلياژ تيتانيم Ti6Al4V از جمله مواد زيستي است كه به واسطه مدول يانگ نزديك به استخوان طبيعي و زيست سازگاري عالي از اهميت بااليي براي ساخت كاشتنيهاي دنداني برخوردار است هدف از پژوهش حاضر ساخت و مشخصهيابي پوشش نانوكامپوزيتي فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن بر تيتانيم توسط فرآيند پالسما اسپري براي كاشتنيهاي دنداني است در اين راستا ابتدا پودر نانوكامپوزيتي فلوئورآپاتيت اكسيد روي با غلظتهاي مختلف اكسيد روي 1 4 8 11 و 51 درصد وزني توسط آلياژسازي مكانيكي سنتز شد با استفاده از الگوي پراش پرتو ايكس طيف سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس و آزمون طيف سنجي مادون قرمز سنتز فلوئورآپاتيت اكسيد روي تاييد شد با افزايش غلظت اكسيد روي اندازه بلورك از 23 به 91 نانومتر درجه بلورينگي از 43 به 92 درصد پارامتر شبكه c از 396 1 به 186 1 نانومتر و اندازه ذرات از 8 15 به 3 83 نانومتر كاهش يافت مورفولوژي ذرات با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني بررسي شد و مشاهده شد كه اكسيد روي بر مورفولوژي فلوئورآپاتيت بيتاثير است همچنين نتايج زيست فعالي نانوپودرها از طريق غوطهوري در محلول شبيه سازي شده بدن نشان داد كه با افزايش غلظت اكسيد روي تا 11 درصد وزني ميزان رسوب آپاتيت افزايش مييابد عالوه بر اين تاثير اكسيد روي بر رفتار سلولهاي 36 MG بررسي شد نتايج حاصل از آزمون MTT نشان داد كه تمام نمونهها از رشد سلول پشتيباني ميكنند و حضور اكسيد روي نقش مستقيمي در رشد و تكثير استئوبالست دارد همچنين حضور 8 درصد وزني اكسيد روي 4 531 درصد كنترل زيست سازگاري باالتري را نسبت به فلوئورآپاتيت خالص 2 95 درصد كنترل در روز سوم نشان داد نتايج ضدباكتري نشان داد كه فلوئورآپاتيت هيچگونه خاصيت آنتيباكتريال از خود نشان نداد در حالي كه حضور اكسيد روي باعث افزايش قابل توجه اين خاصيت شد اكسيد روي بر هر دو نوع باكتري گرم مثبت و گرم منفي اثر مثبت نشان داد و حضور 11 درصد وزني اكسيد روي بيشترين منطقه مهاري را ايجاد كرد از آنجايي كه هدف از حضور اكسيد روي افزايش خاصيت آنتي باكتريال نانوكامپوزيت بود نمونه فلوئورآپاتيت 11 درصد وزني اكسيد روي كه داراي باالترين خاصيت آنتيباكتريال بود به عنوان نمونه بهينه انتخاب شد در ادامه نانوكامپوزيت فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن توسط آلياژسازي مكانيكي آماده شد و به منظور رسيدن به مورفولوژي كروي و اندازه ذرات مناسب جهت پاشش پالسمايي تحت فرآيند خشككن پاششي قرار گرفت تحت اين فرآيند ذراتي به اندازه 11 38 ميكرومتر حاصل شد پس از آن ذرات نانوكامپوزيت فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن تحت پارامترهاي مختلف جريان 156 117 و 157 آمپر ولتاژ 53 و 24 ولت بر زيراليه تيتانيم پوشش داده شد تصاوير ميكروسكوپي الكتروني روبشي از موفولوژي و ضخامت پوشش نشان داد كه جريان 117 آمپر ولتاژ 24 ولت پارامترهاي بهينه براي فرايند پوششدهي هستند جهت بررسي تاثير اكسيد گرافن بر خواص پوشش پوشش فلوئورآپاتيت اكسيد روي با پارامترهاي بهينه بر زيراليه تيتانيم پوشش داده شد و خواص چسبندگي زبري ريزسختي و ترشوندگي آنها بررسي شد نتايج نشان داد كه حضور اكسيد گرافن باعث افزايش ريزسختي از 61 7 944 به 14 2 167 ويكرز كاهش زبري از 64 1 4 6 به 82 1 1 4 ميكرومتر و كاهش زاويه تماس با آب از 3 3 18 به 5 85 درجه شد همچنين بررسيهاي تريبولوژيكي پوششها نشان داد كه حضور اكسيد گرافن باعث كاهش ضريب اصطكاك از 6 1 به 4 1 و كاهش سايش از 21 85 به 11 42 ميليگرم پوشش شد مكانيزم سايش در دو نوع پوشش تغييري نكرد و تنها شدت سايش كاهش يافت سايش با مكانيزم ورقهاي شروع شد و در ادامه به علت وجود ذرات سايشي سايش خراشان نيز حادث شد نتايج كشت سلولهاي 36 MG پس از پنج روز نشان داد كه پوشش فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن داراي درصد زيست پذيري 41 7 851 درصد كنترل باالتري نسبت به تيتانيم 5 7 29 درصد كنترل بود هچنين نتايج آزمون زيست فعالي نشان داد كه بعد از 41 روز غوطهوري در محلول شبيه سازي شده بدن يك اليه متراكم هيدروكسيآپاتيت تشكيل شد كه تاييد كننده قابليت زيست فعالي پوشش فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن بود به طور كل پوشش فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن بر زيراليه تيتانيم باعث بهبود رفتار تريبولوژيكي و بيولوژيكي آن ميشود كه ميتواند براي كاشتنيهاي دنداني مطلوب باشد كلمات كليدي كاشتني دنداني آلياژ تيتانيم فلوئورآپاتيت اكسيد روي اكسيد گرافن پالسم
چكيده انگليسي :
114 Fabrication and characterization of fluorapatite zinc oxide graphene oxide nanocomposite coating on titanium by plasma spray process for dental implant Shadi Salehi Shadi salehi@ma iut ac ir November 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranAbstractNowadays the use of dental implants has increased with the increase of the elderly population lower efficiencyof dental prostheses and loss of teeth due to various factors Challenges in dental implants have led to theproduction of implants that are both biologically and tribologically appropriate The purpose of the presentstudy was to fabricate and characterize fluorapatite FA zinc oxide ZnO graphene oxide GO nanocompositecoating on titanium by plasma spray process for dental implants In this regard FA ZnO nanocompositepowder with different concentrations of ZnO 0 4 8 11 and 15 wt Was first synthesized by mechanicalalloying X ray diffraction pattern energy dispersive X ray spectroscopy and fourier transform infraredspectroscopy test confirmed the FA ZnO synthesis With increasing ZnO concentration crystallite size from32 to 19 nm crystallinity from 34 to 29 lattice parameter c from 0 693 to 0 681 nm and particle size from 51 8 to 38 3 nm decreased Also the bioactivity results of nanopowders by immersion in simulatedbody solution showed that by increasing the concentration of ZnO to 11 wt the rate of apatite depositionincreased The results of MTT assay showed that all samples support cell growth And the presence of ZnOhas a direct role in osteoblast growth and proliferation Also the presence of 8 wt ZnO 135 4 control showed higher biocompatibility than pure FA 59 2 control at day 3 Antibacterial results showed that FAdid not show any antibacterial activity whereas the presence of 11 wt ZnO produced the highest inhibitoryarea against both Gram positive and Gram negative bacteria Since the purpose of the presence of ZnO was toenhance the antibacterial property of the nanocomposite the FA 11 wt ZnO sample was selected as theoptimum sample Subsequently FA ZnO GO nanocomposite was prepared by mechanical alloying andsubjected to a spray drying process in order to obtain spherical morphology and particle size suitable for plasmaspraying Then the nanocomposite were sprayed on Ti6Al4V substrates under various parameters of current 650 700 and 750 am voltage 35 and 42 volts SEM images of the coating morphology and thicknessshowed that the current of 700 amp and voltage of 42V are the optimal parameters for the coating process Ourresults confirmed that the presence of GO in the nanocomposite coating increased the microhardness and thewettability from 449 7 16 to 761 2 41 Hv and from 81 3 3 to 58 5 respectively FA ZnO GO coatinginduced bone like apatite formation on Ti6Al4V after soaking in simulated body fluid demonstrating itsbioactivity In addition FA ZnO GO coating on Ti6Al4V significantly improved MG63 cell proliferation andattachment Finally GO nanosheets cosideradly decreased the friction coefficient of FA ZnO coated Ti6Al4V from 0 6 to 0 4 and wear rate from 58 02 to 24 10 mg It could be concluded that the synergic roles of FA ZnO and GO could provide a multifunctional coating for orthopedic and dental implants Keywords Dental implant Titanium alloy Fluorapatite Zinc oxide Graphene oxide Plasma spray
استاد راهنما :
مهشيد خرازيها، مهدي صالحي
استاد داور :
حميدرضا سليمي جزي، فتح الله كريم زاده
