تاثير تركيب شيميايي بر روي خواص مكانيكي و زيست فعالي فوم هاي كامپوزيتي نانو ساختار توليد شده از جنس هيدروكسي آپاتيت و شيشه زيست فعالي

Effect of the composition of hydroxyapatite/bioactive glass nanocomposite foams on their bioactivity and mechanical properties

در اين پژوهش با توجه به مزاياي بيوسراميك هاي نانو ساختار تلاش بر توليد فوم هاي نانو ساختار از جنس هيدروكسي آپاتيت و شيشه زيست فعال متمركز شد. به اين منظور نانو پودرهاي مذكور به روش سل-ژل توليد شد و فوم هاي كامپوزيتي از نانوپودرهاي مذكور به روش قالب ريزي ژل تهيه شد. فوم هاي كامپوزيتي به منظور دست يابي به تركيب خواصي چون تركيب شيميايي مشابه هيدروكسي آپاتيت با بخش معدني استخوان و زيست فعالي و زيست اضمحلالي بالاي شيشه زيست فعال با اضافه كردن پودر شيشه زيست فعال به پودر هيدروكسي آپاتيت به ميزان صفر، 25، 50، 75، 100 درصد وزني تهيه شد و خواص مكانيكي و زيست فعالي آنها با هم مقايسه گرديد. نتايج به دست آمده توليد موفقيت آميزفوم كامپوزيتي نانو ساختار با ميزان تخلخل بالاتر از 84 درصد، اندازه دانه كمتر از 50 نانو متر و اندازه حفره بين 100 تا 400 ميكرومتر را نشان داد.با افزايش شيشه زيست فعال تا 25 درصد وزني استحكام فوم ها افزايش داشت و افزايش بيشتر شيشه منجر به كاهش استحكام شد. مقادير ماكزيمم به دست آمده براي استحكام فشاري و ضريب كشساني به ترتيب برابر با 2/78 و 219 مگاپاسكال بود. مقادير استحكام به دست آمده در محدوده حد استحكام پاييني براي استخوان اسفنجي است. خواص به دست آمده براي فوم كامپوزيتي نانو ساختار توليد شده مي تواند اين فوم را به عنوان كانديد نويد بخشي به منظور استفاده در كاربردهاي مهندسي بافت مخصوصا كاربردهايي كه نياز به تحمل بار ندارد مطرح سازد.

Considering benefits of nanostructure bioceramics, in this study effort was focused on fabrication and characterization of nanostructure bioceramic composite foam. For this purpose, HA and BG nanopowders were synthesized by the sol-gel method and nanocomposite foams were prepared on addition of 63S BG (due to its high bioactivity and bioresorbability) to pure HA (due to its high biocompatibility and close chemical similarity to biological apatite), in proportion of 0, 25, 50, 75, and 100 wt. The results showed that the foams have a grain size smaller than 50 nm and pore size in the range 100-400 μm. The compressive strength and elastic modulus increased with increasing amount of BG addition up to 25 wt.% and then decreased by more addition of BG. The maximum values of compressive strength and elastic modulus were found to be about 2.78 MPa and 219 MPa, respectively, which are close to the lower limit of the compressive strength and elastic modulus of cancellous bone. The mean values of true and apparent porosity were calculated in the range 84-88% and 57-76%, respectively. In vitro tests showed high bioactivity and resorbability of the foams. The resulting foams have similar chemical composition to the mineral phase of bone and by changing the ratio of HA/BG can reach the appropriate bioactivity and biodegradability level needed for different applications. Considering the results obtained, it seems that, manufactured foams could be a good candidate for tissue engineering applications such as drug delivery and cell loading, but cell culture and in vivo tests are needed for more assurance.