سنتز و مطالعه نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت/هیدروکسیدهای دوتایی لایه ای
چکیده
یکی از مهمترین بیوسرامیک های مورد استفاده در پزشکی که تحقیقات زیادی را به خود اختصاص داده است هیدروکسی آپاتیت (ha) می باشد. هیدروکسی آپاتیت به دلیل نزدیک بودن ترکیب شیمیایی به بخش معدنی استخوان و در نتیجه زیست سازگاری عالی برای سال های زیادی به عنوان ماده کلینیکی و جایگزین استخوان مورد استفاده قرار گرفته است. مشکل اصلی هیدروکسی آپاتیت خالص مقاومت مکانیکی ضعیف آن است. در این کار پژوهشی با توجه به خواص مکانیکی مطلوب و زیست سازگاری عالی هیدروکسیدهای دوتایی لایه ای (ldh)، برای رفع این مشکل از ldh ها برای ایجاد نانوکامپوزیت های ha/ldhبه منظور بهبود خواص مکانیکی استفاده شده است. در ابتدا پودر هیدروکسی آپاتیت به دو روش مختلف سل-ژل و استحصال از منابع بیولوژیکی تهیه شد و سپس نانو کامپوزیت های ha/zn-al-co3 ldh و ha/mg-al-co3 ldh به روش سنتز درجا تهیه و کارایی آن ها به عنوان کاشتنی (ایمپلنت) بررسی شد. برای بهینه سازی محصولات، عواملی از قبیل زمان انجام واکنش، دما، نسبت های مواد واکنش دهنده و ph مورد مطالعه قرار گرفت. ساختار کریستالی نانو کامپوزیت های ha/ldh با استفاده از الگوهای پراش اشعه ایکس (xrd) و مورفولوژی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرار گرفت. از طیف سنجی زیرقرمز با تبدیل فوریه ((ftir برای بررسی ارتعاشات پیوندهای شیمیایی استفاده شد. پایداری گرمایی نانو کامپوزیت حاصل نیز با آزمون tga بررسی شد. همچنین با آنالیز edax اتم های کلسیم، فسفر، اکسیژن، روی ، منیزیم، کربن و آلومینیوم به طور کیفی شناسایی شد. آزمون سختی نیز به عنوان شاخصی از خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های سنتز شده، ارزیابی شد. دانسیته نمونه ها با استفاده از روش ارشمیدوس تعیین شد. آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن به منظور بررسی خواص زیست فعالی نمونه ها انجام گرفت و از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای تشخیص و تائید تشکیل لایه آپاتیت استفاده شد. درجه بلورینگی فاز ha و نانوکامپوزیت های ha/ldh به کمک الگوی پراش پرتو x با استفاده از نرم افزارmaterials studio 6 محاسبه شد. مقادیر ماکزیمم به دست آمده آزمون سختی برای نانوکامپوزیت های ha/zn-al-co3 ldh و ha/mg-al-co3 ldh به ترتیب برابر با 210 و 180 ویکرز در دماهای 600 و c° 800 بود و افزایش بیشتر دمای سینترینگ منجر به کاهش سختی شد. نتایج آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن نیز زیست فعالی بالای نانوکامپوزیت های سنتزی را تائید کرد. نتایج به دست آمده در مقایسه با نتایج دیگر محققین نشان داد که سنتز نانوکامپوزیت های ha/ldh در دماهای پائین تری انجام یافته است. در پایان این کار پژوهشی میزان توانایی نانو کامپوزیت های تهیه شده برای جذب رنگ direct red 16 مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی میزان جذب این رنگ به وسیله نانوکامپوزیت هایldh/ha ، اثر ph محلول، زمان تماس و غلظت جاذب توسط اسپکتروفوتومتری uv-vis اندازه گیری شد. آزمایش های جذب نشان داد که بیشترین جذب رنگ به کمک نانوکامپوزیت ha/zn-al-co3 ldh در 8ph=، در دمای محیط و در 90 دقیقه اول و همچنین به کمک نانوکامپوزیت ha/mg-al-co3 ldhدر 9ph=، دمای محیط و در 120 دقیقه اول