نرگس صفری
ایمیل: ngs.safari1991@gmail.com
- کارشناسی ارشد (95-98): ساخت و ارزیابی نانوکامپوزیت آنتی باکتریال تخریبپذیر بر پایه منیزیم برای کاشتنیهای ارتوپدی
چکیده
شکستگی و از بین رفتن استخوان یکی از مهمترین چالشهای بشر در طول زندگی است که منجر به محدودیتهای حرکتی و نقص عضو میشود. در سالهای اخیر، به منظور ترمیم و رفع شکستگی استخوان، انواع کاشتنیهای تخریبناپذیر و تخریبپذیر ساخته شد. با توجه به نقش مهم منیزیم در فرایندهای متابولیکی بدن انسان، منیزیم از جمله مهمترین مواد برای ساخت کاشتنیهای تخریبپذیر است. با وجود این، سرعت خوردگی بالا در محیط بدن و خواص مکانیکی ضعیف منیزیم نسبت به استخوان، منجر به توسعه آلیاژ و کامپوزیتهای بر پایه منیزیم با سرعت تخریب پایینتر و خواص مکانیکی بهتر شده است. از دیگر محدودیتهای کاشتنیهای پایه فلزی، ایجاد التهاب و عفونت در محل کاشت است. به همین منظور کاشتنیهای فلزی که ذاتا دارای خاصیت ضدباکتری است، مورد توجه قرار گرفته است. از جمله مواد با خاصیت ضدباکتری میتوان مس و نانوذرات گرافن را نام برد. بر این اساس، هدف از پژوهش حاضر، ساخت نانوکامپوزیت منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن با استفاده از فرایند تفجوشی جرقهای و ارزیابی خواص و بهینهسازی آن به منظور دستیابی به نرخ تخریب کنترل شده، خواص مکانیکی اصلاح شده و خواص زیستی و ضدباکتری مطلوب است. بدین منظور، در ابتدا،آلیاژ منیزیم-آلومینیوم-مس حاوی مقادیر مختلف مس (25/0، 5/0 و 1 درصد وزنی) ساخته و غلظت مس موجود در آلیاژ بهینه سازی شد. به منظور ایجاد توزیع یکنواختی از عناصر آلیاژی در زمینه منیزیم، در ابتدا پودرهای آلومینیوم و مس با درصدهای مختلف مس (20، 33 و 50 درصد وزنی) و در زمانهای مختلف آسیاکاری (10، 20 و30 ساعت) ساخته و بهینه سازی شد. در ادامه، بعد از ساخت آلیاژ منیزیم-آلومینیوم-مس به کمک روش پلاسمای جرقهای، اثر افزودن درصدهای وزنی مختلف مس بر خواص مکانیکی، تخریب، زیستی و ضدباکتری آلیاژهای منیزیم-آلومینیوم-مس، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزودن 25/0 درصد وزنی مس، رسوبات Al2Cu توزیع مناسبتری نسبت به سایر آلیاژها در زمینه منیزیم دارد. همچنین نتایج حاصل از آزمون فشار بر این آلیاژها نشان داد که افزودن 25/0 درصد وزنی مس، منجر به افزایش استحکام فشاری از 9±167 مگاپاسکال(در منیزیم خالص) تا 2±232 مگاپاسگال شد. همچنین، حضور 25/0 درصد وزنی مس منجر به کاهش قابل توجه نرخ تخریب منیزیم از 039/0 سانتیمتر بر ساعت به تا 00584/0 سانتیمتر بر ساعت شد. به علاوه، درصد زیست پذیری سلولهای MG63 در تماس با آلیاژ منیزیم-آلومینیوم-25/0 درصد وزنی مس (8/11±3/161 درصد کنترل) به طور قابل توجهی بالاتر از آن در تماس با منیزم خالص (5/2±9/129 درصد کنترل) شد. علاوه بر این، در حالی که منیزیم هیچ رفتار آنتیباکتریایی از خود نشان نداد، آلیاژ منیزیم-آلومینیوم-25/0 درصد وزنی مس رفتار آنتیباکتریایی قابل توجهی از خود نشان داد. در مرحله بعدی، نانوکامپوزیت منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن حاوی دو غلظت مختلف از نانوذرات گرافن(18/0 و 5/0 درصد وزنی) به منظور اصلاح خواص تخریب، زیستی و ضدمیکروبی آلیاژ منیزیم-آلومینیوم-مس ساخته شد. نتایج نشان داد که در حالی که خواص مکانیکی نانوکامپوزیت منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن بهبود قابل توجهی نسبت به آلیاژ منیزیم –آلومینیوم-مس نشان نداد، نرخ تخریب در نانوکامپوزیت منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن حاوی 18/0 درصد وزنی گرافن به کمتر از 00133/0 سانتیمتر بر ساعت کاهش یافت. همچنین، درصد زیستپذیری سلولهای استخوانی MG63 در تماس با نانوکامپوزیت منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن حاوی 18/0 درصد وزنی گرافن (بعد از سه روز) تا 24±23/208 درصدکنترل، افزایش یافت. علاوه بر این، نانوکامپوزیت منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن حاوی 18/0 درصد وزنی گرافن سبب افزایش قابل توجه قطر هاله عدم رشد (7/4 برابر در مقایسه با آلیاژ منیزیم-آلومینیوم-مس) شد. بر این اساس نانوکامپوزیتهای منیزیم-آلومینیوم-مس/گرافن میتواند پتانسیل زیادی برای کاربرد به عنوان کاشتنی جهت ترمیم استخوان آسیب دیده داشته باشد.
