پديد آورنده :
محمودي باقرصاد، شيوا
عنوان :
سنتز،مشخصه‌يابي و خواص آنتي‌باكتريال پوشش شيشه زيست فعال حاوي روي اعمال شده بر روي زيرلايه فولاد زنگ‌نزن 316L به روش سل-ژل
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 71 ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
شيشه زيست‌فعال 5S45 , فولاد زنگ‌نزن L316 , پوشش‌دهي , سل-ژل
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/10/17
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/10/19
چكيده فارسي :
از فولاد زنگ نزن L316 به طور گسترده‌اي در كاربردهاي موقت و دائم در بدن استفاده مي‌شود. امروزه به منظور افزايش طول عمر اعضاي پيوندي، بر روي سطح آن‌ها پوشش‌هايي مانند شيشه زيست فعال اعمال مي‌شود. استفاده از پوشش‌هاي زيست فعال بر روي ايمپلنت‌هاي فلزي ارتباط بهتري بين استخوان و ايمپلنت ايجاد كرده و از خوردگي ايمپلنت‌هاي فلزي در محيط بدن جلوگيري مي‌كند. همچنين پوشش‌دهي به عنوان روشي براي بهبود چسبندگي ايمپلنت به بافت مورد توجه است. شيشه‌هاي زيست فعال و از ميان آن‌ها شيشه زيست فعال 5S45 از جمله مهمترين پوشش‌هاي سازگار با بافت استخوان هستند. امروزه از شيشه زيست فعال 5S45 به طورگسترده‌اي به عنوان پوشش براي فولاد زنگ نزن L316 استفاده مي‌شوند. ساخت پوشش‌هاي كامپوزيتي شيشه زيست فعال با عنصر روي مي‌تواند خاصيت زيست فعالي را مطلوب‌تر كند. از طرف ديگر عنصر روي محرك تشكيل استخوان در بدن است. در اين پژوهش سه نوع شيشه زيست فعال 5S45به روش سل-ژل سنتز شدند: نوع اول شيشه زيست فعال 5S45 ساده و نوع دوم شيشه زيست فعال 5S45 دوپ شده با يك درصد روي و نوع سوم شيشه زيست فعال 5S45 دوپ شده با سه درصد روي. شيشه‌هاي زيست فعال 5S45 به روش غوطه‌وري و سل-ژل بر روي فولاد زنگ نزن L316 پوشش داده شدند. نمونه هاي پوشش داده شده به‌وسيله آزمون‌هاي پراش پرتوي ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، آزمون‌هاي زيست فعالي، رهايش يوني از پوشش شيشه زيست فعال، چسبندگي، ترشوندگي و زبري‌سطح مورد بررسي قرارگرفتند. نتايج نشان داد كه دوپ كردن يك و سه درصد روي منجر به كاهش اندازه ذرات شيشه زيست فعال مي‌شود. نمونه فولاد زنگ نزن L316 با پوشش شيشه زيست فعال دوپ شده با روي از دو نمونه با پوشش شيشه زيست فعال 5S45 ساده و نمونه بدون پوشش رفتار زيست فعالي بهتري را از خود نشان داد. ريخت‌شناسي و مورفولوژي سطح نمونه‌هاي پوشش‌داده شده به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي گرديد. از روش پراش پرتوي ايكس و آناليز عنصري با طيف‌سنجي توزيع انرژي پرتو ايكس نيز براي مشخص كردن تركيب فازها و شناسايي عناصر موجود در پوشش استفاده گرديد، با توجه به نتايج اين آزمون پوشش شيشه زيست فعال، حاوي فاز بلورين Na2Ca2Si3O بود. نتايج آزمون ترشوندگي نشان‌دهنده‌ي آبدوست بودن نمونه‌هاي پوشش داده شده است، از طرفي زاويه ترشوندگي نمونه‌هاي دوپ شده نسبت به نمونه‌هاي دوپ نشده تغيير چنداني نداشت. همچنين نتايج آزمون زبري سنجي سطح مشخص كرد كه نمونه‌هاي با پوشش دوپ شده با روي نسبت به نمونه‌هاي دوپ نشده زبري بيشتري دارند. پوشش‌هاي زيستي با سطوح زبرتر مي‌توانند از خواص زيستي بهتري برخوردار باشند. آزمون آنتي باكتريال نيز نشان دهنده آنتي باكتري بودن هر سه نمونه با پوشش شيشه زيست فعال دوپ نشده و دوپ شده با يك درصد روي و سه درصد روي بود.
چكيده انگليسي :
316L stainless steel is widely used in temporary and permanent applications in the body. Nowadays, in order to increase the lifespan of transplanted organs, coatings such as bioactive glass are applied on their surface. The use of bioactive coatings on metal implants creates a better connection between the bone and the implant and prevents the corrosion of metal implants in the body environment. Also, coating is considered as a method to improve the adhesion of the implant to the tissue. Bioactive glasses and among them 45S5 bioactive glass are among the most important coatings compatible with bone tissue. Today, 45S5 bioactive glass is widely used as a coating for 316L stainless steel. Making bioactive glass composite coatings with zinc element can make the bioactive properties more favorable. On the other hand, the zinc element stimulates bone formation in the body. In this research, three types of 45S5 bioactive glass were synthesized by sol-gel method: the first type is simple 45S5 bioactive glass, the second type is 45S5 bioactive glass doped with one percent zinc, and the third type is 45S5 bioactive glass doped with three percent zinc. 45S5 bioactive glasses were coated on 316L stainless steel by immersion and sol-gel method. The coated samples were examined by X-ray diffraction tests, scanning electron microscope, bioactivity tests, ion release from the bioactive glass coating, adhesion, wettability and surface roughness. The results showed that one and three percent zinc doping leads to a decrease in the size of bioactive glass particles. 316L stainless steel sample coated with bioactive glass doped with zinc showed better bioactivity behavior than two samples coated with simple 45S5 bioactive glass and sample without coating. Morphology and surface morphology of the coated samples were investigated with the help of scanning electron microscope. X-ray diffraction method and elemental analysis with X-ray energy distribution spectroscopy were also used to determine the composition of phases and identify the elements in the coating. According to the results of this test, the bioactive glass coating contained Na2Ca2Si3O crystalline phase. The wettability test results show that the coated samples are hydrophilic, on the other hand, the wetting angle of the doped samples did not change much compared to the non-doped samples. Also, the results of the surface roughness test showed that the samples coated with zinc doped have more roughness than the non-doped samples. Biological coatings with rougher surfaces can have better biological properties. The antibacterial test also showed that all three samples with non-doped and doped bioactive glass coating with one percent zinc and three percent zinc were antibacterial.
استاد راهنما :
عباس بهرامي , رحمت اله عمادي
استاد داور :
مهدي رفيعائي , محمد خدائي
