%34تخفیف

دانلود پروژه: ساخت و مشخصه‌یابی نانوپودر و فوم کامپوزیتی تری‌کلسیم‌فسفات-استرانسیوم فلوئورآپاتیت برای کاربردهای پزشکی

تعداد 97صفحه در فایل word

ساخت و مشخصه‌یابی نانوپودر و فوم کامپوزیتی تری‌کلسیم‌فسفات-استرانسیوم فلوئورآپاتیت برای کاربردهای پزشکی

کارشناسی ارشد مهندسی مواد

در مهندسی بافت، داربست‌های زیست‌تخریب‌پذیر به‌عنوان تأمین‌کننده موقت استحکام مکانیکی و یون‌های موردنیاز برای رشد استخوان جدید شناخته می‌شوند. یک داربست استخوانی بایستی زیست‌سازگاری، نرخ تخریب کنترل‌شده و استحکام مکانیکی و تخلخل قابل‌قبول، به‌منظور پشتیبانی از چسبندگی و تمایز سلولی داشته باشد تا درنهایت استخوان جدید به‌طور کامل جایگزین آن شود. هدف این پژوهش تهیه نانو پودرهای بتا و آلفاتری‌کلسیم‌فسفات و استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت و تهیه داربست کامپوزیتی با استحکام مناسب از پودرهای مذکور می‌باشد. در این مسیر، پودر بتا و آلفاتری‌کلسیم‌فسفات به منظور مقایسه هرکدام به دو روش مختلف تولید و مشخصه‌یابی شدند و درنهایت به ترتیب روش استفاده از حلال آّب و سیلیسیم برای ادامه کار انتخاب شد. با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از پودرهای بتا و آلفا مشخص شد که قطر متوسط ذرات آن‌ها به ترتیب کمتر از 100 و 15 نانومتر می‌باشد. پودر استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت نیز به روش آلیاژسازی مکانیکی تهیه و آزمون‌هایی مانند تحلیل ریتولد الگوی پراش پرتوایکس و بررسی زیست‌فعالی  بر روی آن‌ها صورت گرفت که نشان داد استرانسیوم وارد شده در ساختار مشکلی در تشکیل آپاتیت شبه استخوان در آزمون زیست فعالی ایجاد نمی‌کند. به‌منظور ساخت داربست، دو روش ریخته‌گری ژل و قالب اسفنج پلیمری در دستور کار قرار گرفت و روش قالب اسفنج پلیمری به دلیل قابلیت کنترل راحت‌تر و درصد تخلخل باز بیشتر جهت ادامه پژوهش انتخاب شد. داربست‌های کامپوزیتی از ترکیب مختلف پودرهای تولیدشده به روش قالب اسفنج پلیمری تهیه شد. داربست‌ها مورد مشخصه‌یابی به کمک آزمون‌های فشار، محاسبه تخلخل و قرارگیری در محلول شبیه سازی‌شده بدن بررسی شدند؛ نتایج آن نشان داد که به کمک پودر سیلیسیم آلفاتری‌کلسیم‌فسفات، می‌توان داربست‌های متخلخلی با استحکام نزدیک به شش مگاپاسکال به دست آورد. همچنین با اضافه شدن استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت به پودرهای تری‌کلسیم‌فسفاتی، افزایشی بیشتر از 30 درصد در استحکام داربست‌ها حاصل شد. در پایان داربست‌هایی باقابلیت کنترل ترکیب و میزان تخلخل در نقاط مختلف آن تهیه شد که ضمن قابلیت شبیه‌سازی ظاهر فیزیکی استخوان، کنترل قابل قبولی بر خواص شیمیایی و فیزیکی در نقاط مختلف آن وجود دارد.

کلمات کلیدی

آلفاتری‌کلسیم‌فسفات، بتاتری‌کلسیم‌فسفات، استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت، مهندسی بافت، نانو ذره، Rietveld refinement، سرامیک متخلخل..

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

فهرست مطالب……………………………………………………………………………………………………………………………………….…………………………..پنج

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………..1

فصل اول: مقدمه

 1-1- مقدمه. 2

فصل دوم: مروری بر منابع

2-1-مقدمه……….  5

2-2-ساختار استخوان.. 5

2-2-1- فیزیولوژی استخوان.. 6

2-2-2- خواص استخوان.. 6

2-2-3- بیماری‌های استخوانی و تکنیک‌های درمانی آن.. 7

2-3- مهندسی بافت… 10

2-4- کاشتنی‌های بافت سخت… 11

2-4-1- ترکیب و خواص بافت سخت… 12

2-4-2- مواد مورداستفاده برای ترمیم بافت سخت… 12

2-5- بیوسرامیک‌ها 12

2-6- فلوئورآپاتیت… 13

2-7- آپاتیت‌ها 13

2-7-1- عناصر اضافه‌شده به فلوئورآپاتیت… 14

2-7-2- استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت… 16

2-8-کلسیم‌فسفات‌ها 16

2-8-1- نرخ تخریب‌پذیری کلسیم‌فسفات‌ها 17

2-8-2- سیلیکن در کلسیم‌فسفات‌ها 22

2-8-3- بررسی انواع یون‌ها در بدن.. 25

2-9- داربست‌های استخوانی.. 25

2-10- روش‌های مختلف تولید مواد متخلخل.. 26

2-10-1- فرایند قالب‌ریزی ژل.. 26

2-10-2- تولید به روش قالب اسفنج پلیمری.. 27

2-10-3- واردکردن مواد فرار آلی در پودر سرامیک….. 28

2-10-4- استفاده از ترکیب کردن عوامل حلال در آب با پودر سرامیک….. 29

2-10-5- ترکیب روش اسفنج پلیمری و قالب‌ریزی ژل.. 29

2-11- داربست‌های با تخلخل کنترل‌شده. 29

2-12- نقش تخلخل در داربست‌های استخوانی.. 30

2-13- داربست‌های کلسیم‌فسفات… 32

2-14- مشخصه‌یابی و مطالعه داربست‌ها در محیط آزمایشگاه. 33

2-15-سل ژل.. 34

پنج

2-16- آلیاژسازی مکانیکی.. 35

2-17- تحلیل الگوی پراش پرتوایکس به روش ریتولد.. 36

2-18- آنالیز آماری.. 36

2-19- هدف از این پژوهش…. 37

 فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1- تهیه پودر بتاتری‌کلسیم‌فسفات… 38

3-2- تهیه پودر آلفاتری‌کلسیم‌فسفات… 39

3-3- تهیه پودر استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت… 42

3-4- تهیه داربست استخوانی به روش قالب‌ریزی ژل.. 42

3-5- تهیه داربست استخوانی به روش قالب اسفنج پلیمری.. 43

3-5-1-آماده‌سازی اسفنج پلیمری.. 43

3-5-2- آماده‌سازی دوغاب… 43

3-5-3- غوطه‌وری اسفنج پلیمری در دوغاب سرامیکی.. 43

3-5-4- عملیات حرارتی.. 44

3-5-5- بررسی اثر چسب بر ساختار داربست… 44

3-6- تهیه داربست استخوانی باقابلیت کنترل تخلخل و جنس ماده. 44

3-7- مشخصه‌یابی پودرهای سرامیکی.. 45

3-7-1- یررسی ساختاری و فازی با استفاده از پراش پرتوایکس…. 45

3-7-2- بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات و توزیع عناصر با استفاده از میکروسکوپ الکترونی.. 46

3-7-3- بررسی گروه‌های عاملی با استفاده از طیف‌سنجی فروسرخ.. 46

3-8-مشخصه‌یابی داربست‌های سرامیکی.. 46

3-8-1- بررسی فازی با استفاده از الگوی پراش پرتوایکس…. 46

3-8-2- محاسبه تخلخل به روش ارشمیدس… 46

3-8-3- بررسی انقباض خطی.. 47

3-8-4- بررسی خواص مکانیکی داربست… 47

3-8-5- بررسی تخلخل به کمک تصویر رادیولوژی.. 48

3-8-6- بررسی داربست به کمک میکروسکوپ نوری.. 48

3-8-7- بررسی میزان زیست فعالی.. 48

3-8-8- بررسی آماری.. 48

 فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1-مشخصه‌یابی پودر بتاتری‌کلسیم‌فسفات… 50

4-1-1- بررسی الگوی پراش پرتوایکس پودر بتا 50

4-1-2- بررسی میکروسکوپ الکترونی.. 51

4-1-3- بررسی طیف‌سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه. 53

4-2- بررسی پودر آلفاتری‌کلسیم‌فسفات… 55

4-2-1- تحلیل الگوی پراش پرتوایکس…. 55

4-2-2- بررسی طیف فروسرخ با تبدیل فوریه. 57

4-2-3- میکروسکوپ الکترونی عبوری.. 59

4-3- بررسی پودر استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت… 61

شش

4-3-1- بررسی الگوی پراش پرتوایکس…. 62

4-3-2- بررسی FT-IR پودر استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت… 64

4-3-3- بررسی به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 65

4-3-4- بررسی زیست فعالی استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت… 67

4-4- بررسی داربست‌های زینتر شده. 70

4-4-1- بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی داربست‌ها 70

4-4-2- بررسی اثر چسب درروش قالب اسفنجی.. 73

4-4-3- بررسی انقباض خطی.. 75

4-4-4- بررسی متالورژیکی داربست‌ها 78

4-4-5- بررسی رفتار زیستی.. 81

4-4-6- آزمون طیف‌سنجی فروسرخ با تبدیل فوریه. 82

4-5- بررسی داربست باقابلیت کنترل اندازه تخلخل و نوع ماده. 82

 فصل پنجم: نتیجه‌گیری کلی و راه آینده

5-1- جمع‌بندی.. 84

5-2- پیشنهاد‌ها 85

 فصل ششم: مراجع.. 86

هفت

ده

فهرست شکل‌ها

شکل ‏2‑1 تصویر شماتیک از استخوان ………………………………………………………………………………………………………………….. 7

شکل ‏2‑2 ساختار کلی استخوان از مقیاس نانومتری تا میکرومتری……………………………………………………………………………….. 8

شکل ‏2‑3 تصویر شماتیک شبکه بلوری فلوئورآپاتیت با شبکه فضایی P63/m. الف) نمای سه‌بعدی، ب) نما…………………… 17

شکل ‏2‑4 تصویر شماتیک شبکه بلوری فلوئورآپاتیت با شبکه فضایی P63. الف) نمای سه‌بعدی، ب) نما در…………………… 18

شکل ‏2‑5 نمودار فازی تعادلی سیستم CaP-P2O5. در نمودار فوق c، p و c3p به ترتیب علامت CaO، P2O5 و………………… 21

شکل ‏2‑6 تصویر شماتیک ساختار بلوری بتاتری‌کلسیم‌فسفات الف) نمای سه‌بعدی، ب) نما در جهت 001، ج)………………. 23

شکل ‏2‑7 تصویر شماتیک ساختار بلوری آلفاتری‌کلسیم‌فسفات الف) نمای سه‌بعدی، ب) نما در جهت 010………………….. 24

شکل ‏3‑1 روند تهیه پودر بتاتری‌کلسیم‌فسفات به دو روش الف) با حلال آب ب) با حلال اتانول…………………………………… 40

شکل ‏3‑2 روند تهیه پودر آلفاتری‌کلسیم‌فسفات به دو روش الف) استفاده از سیلیسیم ب) سردکردن سریع……………………… 41

شکل ‏3‑3 شماتیک داربست استخوانی باقابلیت کنترل تخلخل و جنس ماده……………………………………………………………….. 45

شکل ‏4‑1 الگوی پراش پرتوایکس بتاتری‌کلسیم‌فسفات تهیه‌شده به روش اول و با حلال آب و کلسینه شده…………………….. 48

شکل ‏4‑2 الگوی پراش پرتوایکس بتاتری‌کلسیم‌فسفات تولیدشده به روش دوم و با حلال اتانول و کلسینه شده………………… 49

شکل ‏4‑3 تصویر میکروسکوپی الکترونی عبوری پودر βTCP-N1100……………………………………………………………………… 50

شکل ‏4‑4 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از پودر βTCP-E1100…………………………………………………………………… 51

شکل ‏4‑5 طیف FT-IR پودرهای الف) βTCP-E1100 ب) βTCP-N1100……………………………………………………………… 51

شکل ‏4‑6 الگوی پراش پرتوایکس پودرهای آلفاتری‌کلسیم‌فسفات الف) αTCP-1400Q ب) αTCP-Si1250……………….. 52

شکل ‏4‑7 تحلیل ریتولد پودرهای الف) αTCP-1400Q ب) αTCP-Si1250…………………………………………………………….. 53

شکل ‏4‑8 آنالیز عنصری پودر الف) αTCP-Si1250 ب) αTCP-1400Q……………………………………………………………………. 5

شکل ‏4‑9 طیف FT-IR نمونه الف) αTCP-1400Q ب) αTCP-Si1250………………………………………………………………… 55

شکل ‏4‑10 الف) تصویر میکروسکوپی الکترونی عبوری از نانوذرات αTCP-Si1250. ب) توزیع اندازه ذرات………………… 57

شکل ‏4‑11 تصویر میکروسکوپی الکترونی عبوری از ذرات αTCP-1400Q………………………………………………………………. 57

شکل ‏4‑12 آنالیز عنصری پودر (نقشه توزیع عناصر) αTCP-Si1250………………………………………………………………………… 58

شکل ‏4‑13 الگوی پراش پرتوایکس پودرهای الف) Sr0FAp ب) Sr5FAp ج) Sr10FAp د) Sr15FAp ه) Sr90FAp……. 59

شکل ‏4‑14 تغییرات پارامتری پودر فلوئورآپاتیت الف) a ب) c ج) a/c……………………………………………………………………. 60

شکل ‏4‑15 طیف FT-IR جذبی از پودرهای الف) Sr0FAp ب) Sr5FAp ج) Sr20FAp د) Sr90FAp ………………………… 62

شکل ‏4‑16 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از ذرات پودر Sr20FAp………………………………………………………………. 63

شکل ‏4‑17 آنالیز نقطه‌ای پودر Sr20FAp…………………………………………………………………………………………………………….. 63

شکل ‏4‑18 آنالیز عنصری EDS از سطح پودر Sr20FAp………………………………………………………………………………………. 64

شکل ‏4‑19 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از تشکیل آپاتیت بر سطح قرص‌های Sr0FAp بعد از………………………….. 66

شکل ‏4‑20 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از تشکیل آپاتیت بر سطح قرص‌های Sr90FAp بعد از……………………….. 66

شکل ‏4‑21 تصویر داربست‌های تولیدشده به دو روش الف) قالب اسفنجی ب) ریخته‌گری ژل…………………………………….. 67

شکل ‏4‑22 سازوکار ایجاد تخلخل درروش قالب اسفنجی الف) اسفنج پلیمری اولیه. ب) اسفنج پلیمری………………………… 68

شکل ‏4‑23 نمودار TGA چسب PVA و فوم پلی‌یورتان………………………………………………………………………………………….. 70

شکل ‏4‑24 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از داربست بتا به روش قالب اسفنجی با دوغاب…………………………………. 70

شکل ‏4‑25 الگوی پراش داربست بتاتری‌کلسیم‌فسفات که از سه چسب مختلف الف) PVA ب) cmc پ) ثعلب…………….. 71

شکل ‏4‑26 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از داربست‌های تهیه‌شده به روش قالب اسفنجی با چسب……………………. 72

شکل ‏4‑27. سطح شکست داربست‌های ساخته‌شده به روش قالب اسفنجی…………………………………………………………………. 73

هشت

شکل ‏4‑28 روند تأثیر تغییر مشخصات اسفنج پلیمری بر استحکام فرضی داربست سرامیکی در درصد…………………………….. 73

شکل ‏4‑29 تصویر سطح شکست داربست آلفاتری‌کلسیم‌فسفات و پر شدن حفرات به دلیل انقباض حرارتی بیشتر……………… 74

شکل ‏4‑30 آزمون EDS از سطح داربست زینتر شده الف) آلفاتری‌کلسیم‌فسفات. ب) بتاتری‌کلسیم‌فسفات…………………….. 78

شکل ‏4 31. الگوی پراش پرتو ایکس الف) پودر بتا تری کلسیم فسفات، ب) داربست تف‌جوشی بتاتری کلسیم فسفات……. 79

شکل ‏4‑32 داربست کامپوزیتی آلفاتری‌کلسیم‌فسفات استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت…………………………………………………………… 79

شکل ‏4‑33 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از آپاتیت‌های تشکیل‌شده بر سطح داربست‌های αTCP………………………. 80

شکل ‏4‑34 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از آپاتیت‌های تشکیل‌شده بر سطح داربست‌های βTCP………………………. 80

شکل ‏4‑35 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از آپاتیت‌های تشکیل‌شده بر سطح داربست‌های کامپوزیت…………………. 81

شکل ‏4‑36 طیف‌های فروسرخ با تبدیل فوریه به‌دست‌آمده از داربست‌های βTCP بعد از دو و سه هفته قرارگیری……………. 81

نه

شکل ‏4‑37 تصویر داربست با تخلخل کنترل‌شده در چهار حالت مختلف. تصویر بالایی شماتیک داربست……………………… 83

دوازده

فهرست جدول‌ها

جدول ‏2‑1 عوامل مؤثر بر زیست اضمحلالی بیوسرامیک‌ها ……………………………………………………………………………………. 19

جدول ‏2‑2 مشخصات ساختاری و بلوری سه نوع مختلف تری‌کلسیم‌فسفات………………………………………………………………. 22

جدول ‏2‑3 تأثیر برخی عناصر بر تشکیل استخوان، با توجه به مقدار آن………………………………………………………………………. 25

جدول ‏2‑4 تأثیر اندازه حفرات بر بازخلق بافت جدید……………………………………………………………………………………………… 31

جدول ‏2‑5 غلظت یون‌های مختلف در محلول شبیه‌سازی‌شده بدن و پلاسمای خون انسان……………………………………………. 34

جدول ‏3‑1 مقدار مواد اولیه برای سنتز استرانسیوم‌فلوئورآپاتیت برای مقادیر مختلف استرانسیوم، به روش……………………….. 42

جدول ‏3‑2 مقدار نمک‌های استفاده‌شده در دو سل جداگانه، برای تهیه دو لیتر محلول شبیه‌سازی‌شده……………………………. 49

جدول ‏4‑1 درصد بلورینگی و تحلیل فازی و اندازه بلورک پودرهای بتاتری‌کلسیم‌فسفات…………………………………………… 52

جدول ‏4‑2  مشخصات ساختار بلوری و فازی پودرهای آلفاتری‌کلسیم‌فسفات……………………………………………………………. 56

جدول ‏4‑3  پیک‌های طیف FT-IR آلفاتری‌کلسیم‌فسفات………………………………………………………………………………………. 59

جدول ‏4‑4 تغییرات پارامتر شبکه، اندازه بلورک و طول پیوندهای گروه فسفاتی با تغییر میزان استرانسیوم در ساختار…………. 64

جدول ‏4‑5 بررسی استحکام و تخلخل فوم بتاتری‌کلسیم‌فسفات با توجه به روش تولید فوم……………………………………………. 70

جدول ‏4‑6 تخلخل، استحکام و انقباض با توجه درصد دوغاب و نوع اسفنج داربست‌های بتاتری‌کلسیم‌فسفات…………………. 72

جدول ‏4‑7 تأثیر میزان و نوع چسب بر تخلخل و استحکام نمونه‌ها…………………………………………………………………………….. 74

جدول ‏4‑8 انقباض خطی کامپوزیت‌های مختلف در دماهای مختلف……………………………………………………………………….. 77

جدول ‏4‑9 استحکام و تخلخل داربست‌های کامپوزیتی در دماهای مختلف و تحلیل آماری نتایج با……………………………….. 79

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه: ساخت و مشخصه‌یابی نانوپودر و فوم کامپوزیتی تری‌کلسیم‌فسفات-استرانسیوم فلوئورآپاتیت برای کاربردهای پزشکی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo