نظرسنجی
نظر شما در مورد این وبسایت چیست؟
عالی
59%
 
خوب
23%
 
معمولی
5%
 
ضعیف
10%
 
  • تلگرام
  • تلگرام
امروز
۱۳۹۵ يکشنبه ۲۱ آذر
اِلأَحَّد ١١ ربيع الاول ١٤٣٨
Sunday, December 11, 2016
کد : 599-37273      تاریخ ایجاد : ۱۳۹۳ جمعه ۲۲ فروردين   آخرین بروزرسانی : ۱۳۹۳ جمعه ۲۲ فروردين    تعداد بازدید : 302

بهبود استحکام بافت استخوانی به روش زیست سازگار

بهبود استحکام بافت استخوانی به روش زیست سازگار

بهبود استحکام بافت استخوانی به روش زیست سازگار

تهران - ایرنا - پژوهشگران ایرانی حوزه مهندسی مواد با استفاده از نانوذرات اکسیدی سازگار با بدن، استحکام خمشی و سختی قطعات هیدروکسی آپاتیت (نانو ذرات معدنی استخوان) را به صورت سازگار با بدن انسان افزایش دادند.

 
به گزارش پژوهشگاه مواد و انرژی، سنتز زمینه این نانوکامپوزیت ها در پژوهش محققن ایرانی به گونه ای مشابه با سازوکاری است که در بدن رخ می دهد.

هیدروکسی آپاتیت به عنوان یکی از مهم ترین مواد زیستی که ساختاری شبیه به استخوان بدن انسان دارد، از مواد مورد توجه در پژوهش های جهانی است.

نگاهی گذرا به پایگاه های علمی و انتشارات بین المللی اهمیت موضوع را هویدا می کند، به طوریکه تنها با کلیدواژه این ماده در پایگاه Sciencedirect می توان بیش از12 هزار و 800 مقاله علمی از سال 2010 تاکنون را در مجله های مختلف یافت که بیانگر تمرکز پژوهشگران بر این ماده و کاربردهای متنوع آن است.

از طرف دیگر، به دلیل تاثیرگذاری مستقیم پیشرفت های مهندسی پزشکی و مواد زیستی بر زندگی نوع بشر، سرمایه گذاری های قابل توجهی در این زمینه ها در دست اجراست.

در کار تحقیقاتی پژوهشگران ایرانی، ساخت پودر و قطعه نانوکامپوزیتی بر پایه هیدروکسی آپاتیت بوده و با نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید تیتانیوم تقویت شده است.

این نانوذرات خواص مکانیکی از جمله استحکام خمشی و سختی قطعه تهیه شده را بهبود داده و تجزیه هیدروکسی آپاتیت را به دماهای بالاتر منتقل می کند که در این صورت سینتر هیدروکسی آپاتیت در دماهای بالاتر و برای رسیدن به چگالی و استحکام بیشتر امکان پذیر می شود.

در حقیقت کامپوزیت کردن هیدروکسی آپاتیت با این نانوذرات ضمن بهبود خواص مکانیکی آن، امکان ساخت قطعات چگال تر در دماهای بالاتر را نیز فراهم می آورد.

کارشناس ارشد نانو مواد از پژوهشگاه مواد و انرژی و محقق این طرح توضیح داد: پژوهش گروهی ما در حقیقت ادامه کار تحقیقاتی بوده است که در مرحله اول در مقاله Densification Behavior and Mechanical Properties of Biomimetic Apatite Nano crystals در مجله Current Nanoscience در سال 2011 انتشار یافت.

آروین اسکندری افزود: در مرحله بعدی کار، با توجه به سنتز موفقیت آمیز این پودر، به روشی مشابه آنچه در بدن اتفاق می افتد و بررسی خواص مکانیکی و رفتار چگالش این ماده، بر آن شدیم تا این ماده را به صورت نانوکامپوزیت تهیه کرده و ضمن بررسی رفتار چگالش و تف جوشی آن، خواص مکانیکی قطعات را مورد ارزیابی قرار دهیم.

محقق طرح با بیان این که خواص مکانیکی مواد به شدت تابع ریز ساختار آن است، یادآور شد: از طرف دیگر، هیدروکسی آپاتیت خالص به عنوان ماده اصلی بافت استخوانی، استحکام فشاری و خمشی مناسبی برای تحمل تنش را ندارد از همین رو بهبود استحکام خمشی این ماده به روش های مختلفی پیشنهاد شده و یکی از این روش ها ساخت قطعات کامپوزیتی یا نانوکامپوزیتی از این ماده است.

اسکندری تصریح کرد: امروزه اهمیت نانوکامپوزیت ها یا مواد مرکب نانوساختار بر کسی پوشیده نیست، چرا که عموما بهبود قابل ملاحظه خواص را در پی دارد و با توجه به اهمیت هیدروکسی آپاتیت در مواد زیستی، از مواد زیستی خنثی (Inert) که در مهندسی پزشکی و در قطعات ایمپلنت استفاده می شود، مانند آلومینا و تایتانا در جهت بهبود رفتار مکانیکی ماتریکس استفاده کردیم که حاصل کار در نشریه Ceramics International در سال 2013 منتشر شد.

وی خاطرنشان کرد: یکی از مکانیزم های استحکام بخشی در مهندسی مواد، استفاده از فاز ثانویه به منظور جلوگیری از رشد ترک و تحرک و لغزش نابجایی ها است و در مواد سرامیکی، بحث تخلخل که به عنوان عیب سه بعدی شناخته شده و یکی از مکان های مناسب برای جوانه زنی و رشد ترک است، اهمیت فراوانی دارد.

این پژوهشگر ادامه داد: به طور خلاصه، یکی از اهداف افزودن فاز ثانویه به ماتریکس اصلی این است که با ایجاد موانع بر سر راه ترک های احتمالی ایجاد شونده در ماتریس اصلی از رشد ترک جلوگیری شود به این صورت که ترک در حین رشد به ذرات ثانویه پراکنده یا فاز تقویت کننده در ماتریکس برخورد کند.

وی گفت: این ذرات استحکام بیشتری نسبت به ماتریس اصلی دارند بنابراین رشد ترک یا متوقف می شود و یا مسیر رشد آن منحرف می شود به بیان دیگر، انرژی ترک کاهش یافته و رشد آن کند و یا متوقف می شود و فاز های ثانویه می تواند به صورت رسوب سختی و یا آلیاژسازی و ساخت قطعات مرکب در زمینه قرار گیرد.

اسکندری در تکمیل اهمیت فناوری نانو در این پژوهش اظهار کرد: در پروژه مد نظر، با استفاده از نانوذرات اکسیدی که از نظر زیستی با بدن واکنش نداده و استفاده از آن ها غیر سمی و غیر مضر است، استحکام خمشی و سختی قطعات هیدروکسی آپاتیت به طور قابل توجهی افزایش یافته است.

محقق پژوهشگاه مواد و انرژی افزود: علاوه بر این موضوع، در فرایند تف جوشی، دماهای بالاتر / فشار بیشتر، سبب چگال شدن بیشتر قطعات می شود اما محدودیت هایی همچون تجزیه مواد و یا سیلان نامناسب پودرها به ویژه پودر های سرامیکی همواره سبب ایجاد چالش در این امر می شود.

نانو پودرها نیز عموما به سبب افزایش سطوح فعال تمایل به کلوخه شدن شدیدی (آگلومراسیون) دارند که تف جوشی و متراکم کردن آنها را به منظور رسیدن به قطعات چگال با مشکل مواجه می کند.

اسکندری گفت: نانو هیدروکسی آپاتیت سنتز شده نشان داد که در دماهای بالاتر از 1250 درجه سانتیگراد به ترکیبات کلسیمی و فسفاتی تجزیه می شود اما با استفاده از نانوذرات اکسیدی، این تجزیه به دماهای بالاتر منتقل شد که مزیت قابل توجهی دارد.

در حقیقت با افزایش نسبت سطح به حجم در نانوذرات، سطح تماس ذرات با زمینه بیشتر شده و قفل های مکانیکی نیز ایجاد می شود.

وی یکی از مهم ترین دستاوردهای این طرح را افزایش قابل ملاحظه استحکام خمشی در حدود 27 درصد برای نمونه تقویت شده با تایتانا و 40 درصد برای نمونه مستحکم شده با آلومینا برشمرد.

به گفته اسکندری، سختی این قطعات نیز نسبت به نمونه خالص نانوساختار هیدروکسی آپاتیت در حدود 100 درصد افزایش یافته است.

محقق طرح تاکید کرد: با توجه به اهمیت هیدروکسی آپاتیت به عنوان ماده اصلی مواد استخوانی، این طرح می تواند چشم انداز مناسبی برای کاربردهای مهندسی پزشکی و مواد زیستی داشته باشد.

علاوه بر این، کاربردهای جدیدی برای نانو پودر هیدروکسی آپاتیت به عنوان کاتالیست و غشاهای تراوا و نیمه تراوا دیده شده است که می توان از این ماده در صنایع مربوطه استفاده کرد.

اسکندری از همکاران داخلی و بین المللی خود در پژوهشگاه مواد و انرژی، دانشگاه کمبریج و انستیتو تکنولوژی جورجیا برای همراهی در این طرح تحقیقاتی قدردانی کرد.

نظر شما :
لطفا از نوشتن نظرات خود به صورت حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید
captcha