تهیه دیوپساید دارای توانایی تشکیل آپاتیت به وسیله فرآیند سل-ژل
چکیده
خواص بیولوژیکی (زیستی) و حرارتی دیوپساید (CaMgSi2O6)، تهیه شده به وسیله فرآیند سل-ژل با استفاده از آلکواکسید و نمک های فلزی به دلیل کاربرد آن به عنوان بیوماده (زیست ماده) بررسی شد. پیش ماده ژل تر از طریق هیدرولیز یک محلول همگن متشکل از Ca(NO3)2.4H2O، MgCl2.6H2O و Si(OC2H5)4 که در اتانول حل شده بوند، سنتز شد. اثر عملیات حرارتی بر روی تبلور محصول هیدرولیز شده به وسیله اندازه گیری های آزمون های DTA، XRD و TG-MS بررسی شد. با بررسی پودر ژل خشک به وسلیه اشعه ایکس مشخص شد که پودر آمورف بوده و سپس در دمای oC 751.4 به دیوپساید تک فازی متبلور می شود. این دمای تبلور از دمای تبلور پودر ژل خشک تهیه شده به وسیله فرآیند سل-ژل و با استفاده از آلواکسیدهای فلزی که به وسیله نونامی و دیگران گزارش شد، پایین تر بود؛ این امر پیشنهاد می کند که ترکیبات اسیدی از قبیل HNO3 و HCl تولید شده در پودر، طی فرآیند گرمایش باعث ترویج و گسترش تبلور می شود. علاوه بر این، هنگامی که قطعات دیوپساید سینتر (تفجوشی) شده در سیال شبیه ساز بدن غوطه ور شدند، یک لایه آپاتیت بر روی سطح دیوپساید تشکیل شد. در نتیجه، دیوپساید تهیه شده به وسیله فرآیند سل-ژل و با استفاده از آلکواکسید و نمک های فلزی بدون افزودن کاتالیست های اسیدی توانایی تشکیل آپاتیت را دارد.
1. مقدمه
دیوپساید (CaMgSi2O6) یکی از مواد معدنی پیروکسن است، که به عنوان یک ماده زیست فعال عالی شناخته شده و موضوع بسیاری از مطالعات قرار گرفته است. بر طبق این مطالعات، هنگامی که دیوپساید در سیال شبیه-ساز بدن (SBF) غوطه ور شود، کلسیم فسفات هایی شبیه آپاتیت بر روی سطح آن تشکیل شده و زیست فعالی مناسبی به دیوپساید می دهد. علاوه بر این، به نظر میرسد که دیوپساید سینتر شده نسبت به آپاتیت، با بافت های استخوانی زنده با سرعت بیشتری پیوند برقرار می کند. علاوه بر این دیوپساید، استحکام مکانیکی نسبتا بالا و میل زیستی عالی دارد. بنابراین دیوپساید به عنوان یک زیست ماده بالقوه در کاربردهای دندانی و استخوان مصنوعی در نظر گرفته شده است.
4- نتیجه گیری
دیوپساید به وسیله فرآیند سل-ژل با استفاده از آلکواکسید و نمک های فلزی به عنوان مواد شروع کننده واکنش، تهیه شد؛ و اثر عملیات حرارتی بر روی تبلور پودر ژل خشک و زیست فعالی قطعات دیوپساید سینتر شده با استفاده از غوطه وری دیوپساید در سیال شبیه ساز بدن (SBF) بررسی شد. با توجه به اندازه گیری های DTA و XRD، پودر ژل خشک تهیه شده با این روش، تبلور به دیوپساید تک فازی را در دمای oC 751.4 نشان می دهد. پودر حاصله بلورینگی بالاتری نسبت به دیوپساید تولید شده به وسیله روش آلکواکسیدی داشت. ترکیباتی اسیدی از قبیل HNO3 و HCl تولید شده در پودر طی فرآیند گرمایش، تبلور در عملیات حرارتی را گسترش می دهد. در ارزیابی زیست فعالی، پی برده شد که یک لایه آپاتیت در سطح دیوپساید در محلول SBF تشکیل شده است. این نتیجه نشان می دهد که دیوپساید سینتر و تهیه شده به وسیله فرآیند سل-ژل با استفاده از آلکواکسید و نمک های فلزی و بدون افزودن کاتالیست های اسیدی توانایی تشکیل آپاتیت و زیست فعالی قابل توجهی دارد.
Abstract
The thermal and biological properties of diopside, CaMgSi2O6 prepared by a sol–gel process using a metal alkoxide and metal salts were investigated for its applicability as a biomaterial. Precursor wet gel was synthesized by hydrolyzing a homogeneous solution consisting of Ca(NO3)2·4H2O, MgCl2·6H2O and Si(OC2H5)4 dissolved in ethanol. The effect of thermal treatment on crystallization of the hydrolyzed product was examined by DTA, XRD and TG–MS measurements. The dried gel powder was X-ray amorphous and crystallized into diopside single phase at 751.4 ◦C. This crystallization temperature was lower than that for the dried gel powder prepared by a sol–gel process using metal alkoxides reported by Nonami et al., which suggests that acidic compounds such as HNO3 and HCl generated in the powder during the heating process promotes the crystallization. Moreover, when the sintered body of diopside was immersed in simulated body fluid, an apatite layer was formed on the surface. Thus, the diopside prepared by the sol–gel process using the metal alkoxide and the metal salts without acidic catalysts addition was found to have an apatite-forming ability.
1. Introduction
Diopside (CaMgSi2O6), one of the pyroxene minerals, is known as an excellent bioactive material and has been the subject of many studies [1–8]. According to these studies, when diopside is immersed in simulated body fluid (SBF) apatite-like calcium phosphates are formed on its surface, giving a good bioactivity [9,10]. In addition, the sintered body of diopside seems to bond to living bone tissues more rapidly than apatite [11,12]. Moreover, diopside has a fairly high mechanical strength and superb biological affinity [13–15]. Diopside is therefore considered to have a potential as a biomaterial for artificial bone and tooth.
4. Conclusions
Diopside was prepared by a sol–gel process using a metal alkoxide and metal salts as the starting materials, and the effect of thermal treatment on crystallization of the dried gel powder and the bioactivity of the sintered body of diopside were examined by means of the immersion of the diopside in simulated body fluid (SBF). Referring to DTA and XRD measurements, the dried gel powder prepared by this method was suggested to crystallize into diopside single phase at 751.4 ◦C. The resultant powder possessed a higher crystallinity than that produced by the alkoxide method. Acidic compounds such as HNO3 and HCl generated in the powder during the heating process promoted the crystallization in thermal treatment. In the evaluation of the bioactivity, an apatite layer was found to be formed on the surface of diopside in SBF. This result suggested that the sintered body of diopside prepared by the sol–gel process using the metal alkoxide and the metal salts without acidic catalysts addition has an apatite-forming ability and a remarkable bioactivity.
چکیده
1. مقدمه
2. روش تجربی
1.2. تهیه دیوپساید
2.2. مشخصه یابی پودر ژل خشک شده
3.2. ارزیابی زیست فعالی
4.2. آنالیز ساختار سطحی
5.2. آنالیز غلظت عنصری SBF
3. نتایج و بحث
1.3. خواص حرارتی پودر ژل خشک شده
2.3. تشکیل آپاتیت بر روی سطح دیوپساید
4- نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Experimental
2.1. Diopside preparation
2.2. Characterization of dried gel powder
2.3. Evaluation of bioactivity
2.4. Analysis of surface structure
2.5. Element concentration analysis of SBF
3. Results and discussion
3.1. Thermal properties of dried gel powder
3.2. Formation of apatite layer on diopside surface
4. Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه