محققان دانشگاهی در یک طرح تحقیقاتی اقدام به ساخت نانوکامپوزیت‌هایی با کاربرد ترمیم استخوان و بافت‌های آسیب دیده نمودند. این محصول زیست سازگار بوده و از خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوبی برخوردار است.
اصفهان: تقویت مواد کاشتنی استخوانی با نانوکامپوزیت‌ها
به دلیل خواص مکانیکی ضعیف بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت، تحقیقات فراوانی جهت بالابردن استحکام شکست آن انجام شده است. از جمله راه‌های مطلوب، تقویت ساختار آن با افزودن تقویت کننده‌های نانومتری سرامیکی با چقرمگی و مقاومت سایشی بالا نظیر آلومینا است.
به گفته‌ی شهره خرسند، دانشجوی دکترای مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان، در این مطالعه سعی شده تا با ساخت هیدروکسی آپاتیت نانومتری و تقویت آن با ذرات نانومتری آلومینا محصولی تولید شود که به بافت طبیعی و معدنی استخوان شبیه و با آن سازگار باشد. به علاوه خواص مکانیکی آن به نحوی بهینه سازی شود که قابلیت اعمال بار مکانیکی نظیر بافت استخوان را داشته باشد.
نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- آلومینای ساخته شده دارای محدوده ابعادی بین ۲۵ تا ۹۰ نانومتر هستند. نتایج این پژوهش نشان داده که محصول به دست آمده از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی ماده‌ی مناسبی برای کاربرد در مجاورت بافت استخوان محسوب می‌شود.
کاهش هزینه، سادگی و سرعت تولید این نانوکامپوزیت از مزایای روش تولیدی پیشنهادی محسوب می‌شود.
این پژوهشگر در ادامه افزود: «امید می‌رود که پس از ارزیابی‌های تکمیلی برون تنی و درون تنی و حصول نتایج مناسب، بتوان کاشتنی‌های فلزی را با این ماده پوشش داده و با ایجاد یکپارچگی کافی با بافت استخوانی مجاور، آن را در محل کاشت تثبیت کرد. لازم به ذکر است که اکثر مواد کاشتنی اصلاح نشده، معمولاً پس از مدتی از کشت دچار شل شدگی و ریز جابجایی در محل کاشت می‌شوند. این ماده همچنین برای ترمیم بافت استخوان و پر کردن حفرات و نقص‌های کوچک استخوانی نظیر استخوان فک و صورت نیز قابل استفاده خواهد بود.»
در این کار ابتدا کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- آلومینا با ساختار نانومتری به روش سل ژل تهیه شد. نمونه‌های تولید شده دارای مقادیر متفاوتی از نانوذرات تقویت کننده‌ی آلومینا بودند. در ادامه، اثر مقادیر مختلف آلومینا بر ساختار، خواص مکانیکی و خواص شیمیایی محصول مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از آزمون‌هایی نظیر SEM و XRD استفاده شده است.
در این گزارش ذکر شده خواص مکانیکی بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت، با افزودن ذرات نانومتری آلومینا بهبود می‌یابد. به علاوه نانو کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- آلومینای ساخته شده دارای ساختاری همگن بود که اثر مناسبی بر رفتار سلول‌ها و اتصال آن‌ها، به دلیل افزایش سطح به حجم خواهد داشت.
لازم به یادآوری است که این پژوهش در قالب یک پایان نامه در مقطع کارشناسی به انجام رسیده است.
این طرح تحقیقاتی حاصل همکاری شهره خرسند، دکتر محمد حسین فتحی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و همکارانشان است که نتایج آن در مجله‌ی International Journal of Minerals (جلد ۲۱، شماره ۱۰، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۰۳۳ تا ۱۰۳۶) منتشر شده است.
به گفته‌ی شهره خرسند، دانشجوی دکترای مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان، در این مطالعه سعی شده تا با ساخت هیدروکسی آپاتیت نانومتری و تقویت آن با ذرات نانومتری آلومینا محصولی تولید شود که به بافت طبیعی و معدنی استخوان شبیه و با آن سازگار باشد. به علاوه خواص مکانیکی آن به نحوی بهینه سازی شود که قابلیت اعمال بار مکانیکی نظیر بافت استخوان را داشته باشد.
نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- آلومینای ساخته شده دارای محدوده ابعادی بین ۲۵ تا ۹۰ نانومتر هستند. نتایج این پژوهش نشان داده که محصول به دست آمده از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی ماده‌ی مناسبی برای کاربرد در مجاورت بافت استخوان محسوب می‌شود.
کاهش هزینه، سادگی و سرعت تولید این نانوکامپوزیت از مزایای روش تولیدی پیشنهادی محسوب می‌شود.
این پژوهشگر در ادامه افزود: «امید می‌رود که پس از ارزیابی‌های تکمیلی برون تنی و درون تنی و حصول نتایج مناسب، بتوان کاشتنی‌های فلزی را با این ماده پوشش داده و با ایجاد یکپارچگی کافی با بافت استخوانی مجاور، آن را در محل کاشت تثبیت کرد. لازم به ذکر است که اکثر مواد کاشتنی اصلاح نشده، معمولاً پس از مدتی از کشت دچار شل شدگی و ریز جابجایی در محل کاشت می‌شوند. این ماده همچنین برای ترمیم بافت استخوان و پر کردن حفرات و نقص‌های کوچک استخوانی نظیر استخوان فک و صورت نیز قابل استفاده خواهد بود.»
در این کار ابتدا کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- آلومینا با ساختار نانومتری به روش سل ژل تهیه شد. نمونه‌های تولید شده دارای مقادیر متفاوتی از نانوذرات تقویت کننده‌ی آلومینا بودند. در ادامه، اثر مقادیر مختلف آلومینا بر ساختار، خواص مکانیکی و خواص شیمیایی محصول مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از آزمون‌هایی نظیر SEM و XRD استفاده شده است.
در این گزارش ذکر شده خواص مکانیکی بیوسرامیک هیدروکسی آپاتیت، با افزودن ذرات نانومتری آلومینا بهبود می‌یابد. به علاوه نانو کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت- آلومینای ساخته شده دارای ساختاری همگن بود که اثر مناسبی بر رفتار سلول‌ها و اتصال آن‌ها، به دلیل افزایش سطح به حجم خواهد داشت.
لازم به یادآوری است که این پژوهش در قالب یک پایان نامه در مقطع کارشناسی به انجام رسیده است.
این طرح تحقیقاتی حاصل همکاری شهره خرسند، دکتر محمد حسین فتحی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و همکارانشان است که نتایج آن در مجله‌ی International Journal of Minerals (جلد ۲۱، شماره ۱۰، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۰۳۳ تا ۱۰۳۶) منتشر شده است.
