ساخت و مشخصه‌یابی پوشش نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت/ زیرکونیا با درصدهای متفاوت از پایدارکننده ایتریا

نویسندگان

گروه بیومواد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

پوششهای تک‌فاز هیدروکسی آپاتیت به دلیل چقرمگی شکست پایین و چسبندگی ناکافی بین پوشش و زیرلایه، با انواع پوششهای کامپوزیتی حاوی تقویت‌کننده‌های سرامیکی مثل زیرکونیا جایگزین شده‌اند. ساخت پوشش بیوسرامیکی کامپوزیتی حاوی اجزا نانومتری می‌تواند زیست‌سازگاری و زیست‌فعالی مطلوب، کنترل نرخ اضمحلال پوشش و بهینه ساختن خواص مکانیکی را موجب شود. در پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه‌یابی پوشش نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا و پوشش هیدروکسی آپاتیت تک فاز بر روی زیرلایه فولاد زنگ‌نزن 316 ال به روش سل- ژل موردنظر قرار گرفت و مقاومت خوردگی و میزان انحلال آن ارزیابی شد. نتایج آزمون طیف‌سنجی جذب اتمی حاکی از افزایش غلظت یون کلسیم آزاد شده از پوششها با گذشت زمان بود و میزان یون کلسیم آزاد شده در پوششهای کامپوزیتی نسبت به پوشش تک‌فاز هیدروکسی‌آپاتیت کمتر بود. در دمای کلسینه کردن 950 درجه سانتی‌گراد، فاز غالب در پوشش کامپوزیتی تهیه شده، هیدروکسی‌آپاتیت و زیرکونیا با شبکه‌‌های بلوری مختلف بود. تعیین اندازه دانه‌ها به کمک معادله شرر، حضور نانوذرات زیرکونیا با اندازه (20-30 نانومتر) در زمینه هیدروکسی‌آپاتیت (40-80 نانومتر) را تأیید کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، حصول پوششهای بدون ترک ولی متخلخل را نشان داد. نتایج حاصل از آزمون خوردگی بیانگر آن است که پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- زیرکونیا با ساختار متخلخل و داشتن ریزترکها قادر نیست به طور کامل از برهمکنش زیرلایه با الکترولیت جلوگیری کند و احتمالا نمی‌تواند از آزادشدن یونهای فلزی ممانعت جدی به عمل آورد. به نظر می‌رسد که پوشش‌ نانوساختار هیدروکسی‌آپاتیت- زیرکونیا به دلیل ساختار و ابعاد نانومتری فازهای تشکیل‌دهنده، بتوانند موجب کاهش مدت زمان تثبیت کاشتنی در مجاورت بافت سخت شده و ضریب اطمینان درمان را افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication and characterization of nanostructured hydroxyapatite (HA)/ yttria stabilized zirconia (YSZ) composite coatings with various contents of yttria

نویسندگان [English]

  • S. Salehi
  • M. H. Fathi
  • K. Raeissi
Biomaterials Group, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan
چکیده [English]

The addition of ZrO2 particles to the HA coating has received considerable attention because ZrO2 particles increase the bonding strength between HA coating and substrate. In this study, nanostructured hydroxyapatite (HA)/yttria stabilized zirconia (YSZ) coatings were prepared by a sol–gel method. It was found that at 950ºC, the dominant phases were HA and tetragonal (t)-zirconia in 3YSZ, cubic (c)-zirconia in 8 YSZ and t-c-Zirconia in 5YSZ phases with the small amounts of β-tricalcium phosphate (β-TCP) and CaZrO3. The crystallite size of the coating was about ~20-30 nm for tetragonal and cubic zirconia grain size and 40-80 nm for hydroxyapatite grain size. Crack-free and homogeneous HA/YSZ composite coatings were obtained with no observable defects. In vitro evaluation in 0.9% NaCl showed that Ca2+ dissolution rate of composite coatings was lower than that of pure HA coatings. The decrease in electrochemical performance of these coated samples in comparison with the uncoated type 316L St.St could be associated with chloride ion and water penetration into the coating, transport of ions through the coating, and the subsequent electrochemical reactions at the coating–metal interface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • hydroxyapatite
  • zirconia
  • Sol-gel
  • nanocomposite
  • Yttria
  • nano particles

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی