توصيفگر ها :
بغدايت , زيست فعالي , زيست سازگاري , دوپنت اكسيد منيزيم
چكيده فارسي :
چكيده
با توجه به اهميت موضوع ايمپلنتهاي استخواني و يافتن ماده اي داراي سازگاري خوب، قابليت تخريب پذيري و مقاومت مكانيكي بالا براي كاربرد ترميم نواقص استخواني بدن انسان، سراميك زيست فعال بغداديت در پژوهش پيش رو مورد بررسي قرار گرفته است. اين سراميك بر پايه سيليكات كلسيم با توجه به استحكام شكست بالا، مقاومت خمشي مطلوب، سختي مناسب و زيست سازگاري قابل توجه، امروزه مورد توجه پژوهشگران اين عرصه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر مواد اوليه شامل كربنات كلسيم، اكسيد زيركونيوم، اكسيد منيزيم، اكسيد سيليسيم به عنوان مواد اوليه مورد استفاده قرار گرفت و به روش حالت جامد اين مواد اوليه مخلوط شدند و در دماي 1200 درجه كلسينه و بعد از كلسينه شدن فاز بغداديت سينتر شد در مرحله بعد پودر بغداديت سينتر شده شكل داده شد و بعد از آن قرصهاي سراميكي با قطر 1 سانتيمتر ساخته شد اين قرصها در دماي 1400 تا 1550 درجه سينتر شدند. همچنين در اين پژوهش به منظور بهبود خواص سراميك بغداديت د از دوپنت اكسيد منيزيم استفاده شده است. جهت دوپنت اكسيد منيزيم از 0 تا 4/7 درصد وزني اكسيد منيزيم استفاده شده و فرمول شيميايي به صورت Ca3-xMgxZrSi2O9 ميباشد. در اين راستا، ضمن سنتز فاز بغداديت به روش گفته شده، اثر دوپنت و فرآيند زينترينگ اين فاز بر روي ريزساختار، سختي و زيست سازگاري آن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه اندازه ذرات پس از فرآيند زينترينگ به شكل قابل توجهي رشد كرد و با افزايش درصد اكسيد منيزيم در ساختار، اندازه متوسط ذرات از 0/1 ميكرومتر به 62/3 ميكرومتر افزايش يافت. همچنين مشخص شد كه دماي سينتر سراميكهاي بغداديت با افزايش اكسيد منيزيم از دماي 1500 به 1400 كاهش يافت. همچنين مشخص شد كه تا نمونه حاوي 3/2 درصد وزني اكسيد منيزيم اندازه حفرات و درصد حجمي حفرات با افزايش مقدار اكسيد منيزيم در ساختار افزايش يافت اما در نمونه حاوي 4/7 درصد وزني اكسيد منيزيم اين پارامترها با كاهش مقدار مواجه بود. نتايج آزمون پراش پرتو X و آناليز حرارتي نشان داد كه فاز بغداديت پس از زينترينگ در دماي 1200 درجه سانتيگراد تشكيل شد. همچنين مشخص شد كه هرچقدر مقدار اكسيد منيزيم در ساختار افزايش يافته است، شدت پيكهاي فاز بغداديت بيشتر شده است. نتايج بررسي زيست فعالي سلولها نشان داد كه بيشترين فعاليت زيستي مربوط به نمونه حاوي 078/0 درصد وزني اكسيد منيزيم و سپس نمونه دوپنت نشده ميباشد و كمترين فعاليت مربوط به نمونه حاوي 805/0 درصد وزني اكسيد منيزيم بوده است. نتايج آزمون ميكروسختي نيز بيانگر آن بود كه ميكروسختي با افزايش مقدار اكسيد منيزيم ساختار تقريبا به طور مداوم افزايشي بوده و از حدود 235 ويكرز در نمونه دوپنت نشده به حدود 679 ويكرز در نمونه حاوي 59/2 درصد وزني اكسيد منيزيم رسيده است.
چكيده انگليسي :
Abstract
The Baghdadite bioactive ceramics has been investigated in the present study, due to the importance of bone implants and finding a material with good biocompatibility, degradability and high mechanical strength for the use of repairing bone defects in the human body. Calcium silicate-based ceramics have been considered by researchers in this field due to their high fracture toughness, optimal flexural strength, suitable hardness and remarkable biocompatibility. In the present study, some materials including calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium oxide, silicon oxide were used as raw materials and these raw materials were mixed by solid method and calcined at a temperature of 1200 °C and after calcination, Baghdadite phase was synthesized. In the next step, the ceramic tablets with a diameter of 1 cm were made. These tablets were sintered at a temperature of 1400 to 1550 °C. Also, in this study, dopant of magnesium oxides have been used to improve the ceramic properties of Baghdadite. For dopant of magnesium oxide, 0 to 4.7% by weight of magnesium oxide is used and the chemical formula is CaMaZrSiO. In this regard, while synthetizing the Baghdadite phase by the mentioned method, the effect of dopant and the sintering process, on its microstructure, hardness and biocompatibility were investigated. The results of scanning electron microscopy showed that the particle size increased significantly after the sintering process and with increasing magnesium oxide percentage in the structure, the average particle size increased from 100 μm to 62.3 μm. It was also found that the sintering temperature of Baghdad ceramics decreased from 1500 to 1400 °C, with increasing the magnesium oxide content. In the sample containing 4.7% by weight of magnesium oxide, these parameters were reduced. The results of X-ray diffraction test and thermal analysis showed that the Baghdadite phase was formed after sintering at 1200 ° C. It was also found that as the amount of magnesium oxide in the structure increased, the intensity of Baghdadite peaks increased. The results of in-vitro cell activity study showed that the highest biological activity was related to the sample containing 0.078% by weight of magnesium oxide and then the non-doped sample was the lowest activity related to the sample containing 0.805% by weight of magnesium oxide. The results of microhardness test also showed that the micro hardness with increasing the amount of magnesium oxide structure is almost constantly increasing and from about 235 Vickers in the un-dopant sample to about 679 Vickers in the sample containing 2.59% by weight of magnesium oxide.
