مدل سازي رفتارهاي خزشي و بازيابي خزشي نانوكامپوزيت هاي پلي دي ال لاكتيد/پلي كاپرولاكتون و شيشه زيست فعال به عنوان پيچ هاي نويد بخش ترميم ليگامان صليبي قدامي: تاثير فاز استحكام بخش شيشه زيستي

Modeling of creep and creep recovery behaviors of PDLLA/PCL/bioactive glass nanocomposites as promising ACL reconstruction screws: the effects of bioglass reinforcement phase

پيش زمينه مطالعه ي رفتار خزشي يك سري از نانوكامپوزيت هاي زيست تخريب پذير كه به عنوان تجهيزات قابل كاشت در داخل بدن استفاده مي شوند، همچون پيچ هاي زيستي يك فاكتور حياتي است. در اين مقاله به منظور بررسي بيشتر رفتارهاي خزشي و خزشي-بازيابي اين مواد زيستي، از چند مدل كلاسيك جهت مدل سازي اين رفتارها استفاده شد. روش رفتار خزشي و بازيابي نانوكامپوزيت هاي متشكل از آميخته پليمري زيست تخريب پذير پلي دال لاكتيد (PDLLA) و پلي كاپرولاكترون (PCL) تقويت شده با مقادير مختلف 1 و3 و6 درصد وزني از نانوذرات شيشه زيست فعال (m-BGn) مدل شدند. چندين مدل تيوري همچون مدل تواني فايندلي، مدل برگر و مدل ويبول استفاده شدند تا ارتباط بين نحوه ي توزيع و پراكندگي فاز m-BGn بر رفتار خزشي و بازيابي نهايي نانوكامپوزيت دريافت شود. نتايج مدل فايندلي تاييد كرد كه كمترين مقدار پارامتر Aو بيشترين مقدار پارامتر A) n دامنه كرنش خزشي گذرا و n پارامتر تواني زمان است(.متعلق به نمونه با بيشترين مدول الاستيك است و نانو كامپوزيت ها در مقايسه با آميخته PCL/PDLLA، داراي مقدار A كمتر و n بيشتر هستند كه مي توان به تاثير بازدارندگي m-BGn در كرنش خزشي مرتبط دانست. علاوه بر اين نتايج مدل برگر نشان داد كه همه پارامترهاي ويسكوالاستيك و ويسكوپلاستيك براي نانوكامپوزيت ها از مقادير بيشتري نسبت به آميخته هاي PDLLA/PCL خالص برخوردارند. اين بدين معناست كه افزودن نانوذرات شيشه زيست فعال كه منجر به كاهش كرنش خزشي مي شود، سبب افزايش مقادير پيش بيني كننده مدل برگر شده كه اين مقادير با رابطه عكس دارد. علاوه براين مدل توزيع ويبول تصديق مي كند كه افزودن m-BGn به داخل آميخته هاي پليمري PDLLA/PCL منجر به كاهش مقادير بازيابي كرنشي ويسكوالاستيك مي گردد. اين اثر نيز مي تواند ناشي از تاثير بازدارندگي m-BGn بر رفتار بازيابي خزشي نانوكامپوزيت ها باشد. نتيجه گيري نتايج به دست آمده از مدل سازي رفتار خزش-بازيابي آميخته هاي PDLLA/PCL و نانوكامپوزيت هاي آن ثابت كرد كه نانوذرات استحكام بخش شيشه زيست فعال يك نقش ممانعت كنندگي مناسب در رفتارهاي خزشي و بازيابي خزشي بازي مي كند. كليدواژگان:

Background To study the creep behavior for a series of biodegradable nanocomposites, which are used as implantable devices in the body such as bioscrews, is a crucial factor. In the current paper, we are investigating these biomaterials -short-time creep and creep recover manners- in several classic models. Methods The creep and creep recovery behaviors of nanocomposites composed of biodegradable polymer blends, poly (D/L) lactic acid (PDLLA) and polycaprolactone (PCL) reinforced with three different contents of 1, 3 and 6 percent weight percentage (Full name?)% bioactive glass nanoparticles (m-BGn) were modeled. Several theoretical models including Findley power law, Burgers and Weibull models were used to establish the relations between m-BGn dispersion and final creep and creep-recovery behaviors of nanocomposites. Results The Findley power law model confirmed that the lowest ‘A’ and highest ‘n’ parameters ( A is the amplitude of the transient creep strain and n is the time exponent) belong to the sample with the highest young modulus and the nanocomposites compared to PDLLA/PCL blends have the lower ‘A’ and higher ‘n’ which can be related to retardation effect of m-BGn on creep strains. Besides, the burgers model results illustrated that all viscoelastic and viscoplastic parameters for nanocomposites possess higher values than those of the neat PDLLA/PCL blend. It means that the addition of glass nanoparticles leads to decrease creep strain , increasing the Burgers model prediction values which have inverse trend with . Moreover, the weibull distribution model results acknowledge that the introduction of m-BGn into PDLLA/PCL polymeric blends cause decrease in the viscoelastic strain recovery values. This is due to hindering effects of m-BGn on creep recovery behavior of nanocomposites. Conclusion The results obtained from modeling of creep-recovery manners of PDLLA/PCL blend and its nanocomposites approved that the bioactive glass reinforcement nanoparticles play impeding role on creep and creep recovery behaviors..Level of evidence: I.