ساخت، مشخصه‌یابی و ارزیابی مقایسه‌ای زیست فعالی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار

نویسندگان

گروه پژوهشی بیومواد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

هیدروکسی آپاتیت به دلیل داشتن سازگاری زیستی، زیست فعالی و قابلیت اطمینان بالا برای کاربری در بدن، به طور گسترده‌ای برای کاربردهای پزشکی مثل درمان نواقص و بازسازی بافت استخوان استفاده می‌شود. آپاتیت بیولوژیکی به عنوان مهمترین بخش معدنی بافت‌ دندان و استخوان، دارای ساختار نانومتری است و به نظر می‌رسد استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانوساختار با ترکیب فازی مشابه با آپاتیت بیولوژیکی می‌تواند قابلیت اطمینان از کاربرد آن را افزایش دهد. هدف از پژوهش حاضر، تولید هیدروکسی آپاتیت نانوساختار به روشهای مختلف، مشخصه‌یابی و مقایسه خواص محصول و در نهایت افزایش زیست فعالی و زیست اضمحلالی هیدروکسی آپاتیت از طریق کنترل اندازه دانه‌ها و ترکیب شیمیایی بود. هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار با دو روش فعالسازی مکانیکی و سل- ژل ساخته شد. تکنیکهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای مشخصه‌یابی پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده، استفاده شد. نمونه‌هایی از پودر ساخته شده برای مدت زمانهای مختلف در مایع شبیه‌سازی شده بدن (SBF) قرار گرفت تا رفتار زیست فعالی و زیست اضمحلالی آن بررسی شود. آزمون طیف سنجی جذب اتمی (AAS) برای تعیین میزان انحلال یون کلسیم در مایع شبیه‌سازی شده بدن، اجرا شد. نتایج نشان داد که اندازه میانگین دانه‌های پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده به روش فعالسازی مکانیکی برابر 29 نانومتر و پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده با روش سل ژل معادل 25 نانومتر است. نرخ انحلال یونی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار تهیه شده با هر دو روش، بسیار شبیه به آپاتیت بیولوژیکی و بالاتر از نرخ انحلال هیدروکسی آپاتیت تجارتی (با اندازه دانه میکرونی) بود. نتایج حاکی از آن بود که زیست فعالی پودر هیدروکسی آپاتیت بسیار متاثر از اندازه دانه‌هاست و اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر برای هیدروکسی آپاتیت نانومتری تولید شده، مقدار بهینه‌ای برای داشتن رفتار زیست اضمحلالی و زیست فعالی مشابه با آپاتیت بیولوژیکی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis, characterization, and comparative bioactivity evaluation of nano structured hydroxyapatite

نویسندگان [English]

  • M.H. Fathi
  • A. Hanifi
  • S.I. Roohani Esfahani
Biomaterials Research Group, Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Due to its biocompatibility, bioactivity and high durability properties, hydroxyapatite (HA) has a wide range of applications in medical cases such as bone defect treatment and bone tissue regeneration. Biological apatite as the most important integrity of the mineral part of hard tissues consists of tiny hydroxyapatite crystals in nanoregime. It seems that using the artificial hydroxyapatite with similar structure and chemical composition to biological apatite could increase its durability inside the natural hard tissues. The aim of the present work was the synthesis of nano structured hydroxyapatite via different routes, comparison of their characterization and enhancement of the bioactivity and bioresorbability of prepared hydroxyapatite by controlling its crystal size and chemical composition. Nano structured hydroxyapatite was prepared by mechanical activation and sol-gel routes. X-ray diffraction technique (XRD), Fourier transform infra red spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM) were used to characterize the prepared hydroxyapatite powders. The synthesized powder was soaked in simulated body fluid (SBF) for various periods of time in order to evaluate its bioresorbability and bioactivity after immersion in SBF. Atomic absorption spectroscopy (AAS) was used to determine the dissolution rate of calcium ions in SBF media. Results showed that the mechanical activation prepared HA powder had nano scale structure with mean size of 29 nm and the sol gel prepared HA powder had nano scale structure with mean size of 25 nm. Ionic dissolution rate of prepared nano structured powders was higher than the conventional HA (with micron size) and were similar to biological apatite. It could be concluded that bioactivity behavior of hydroxyapatite powder is affected by its crystalline size. By using the nano structure HA powder with less than 50 nm crystalline size, the optimum bioactivity and bioresorbability would be achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • hydroxyapatite
  • Nano structure
  • Mechanical activation
  • Sol-gel
  • Bioactivity
  • Bioresorbability

تحت نظارت وف ایرانی