طراحي، ساخت و مشخصه يابي پوشش نانوكامپوزيتي كراتين - شبكه آلي فلزي جهت رهايش كنترل شده عوامل ضدالتهاب بر زيرلايه منيزيمي جهت كاربرد كاشتني استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

امروزه تعداد بيماران نيازمند به كاشتني‌هاي زيست پزشكي براي ترميم اعضا و رفع نواقص استخواني بدن رو به افزايش است. در اين راستا، استفاده از ايمپلنت‌هاي زيست‌تخريب‌پذير بر پايه منيزيم جهت درمان اين بيماري‌ها در حال گسترش است. با اين‌حال، ماهيت شيميايي فعال آلياژ منيزيم موجب تخريب سريع آن در محيط فيزيولوژيكي مي‌شود كه اين امر به نارسايي زودرس ايمپلنت و محدوديت در كاربردهاي باليني منجر خواهد شد. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه‌يابي پوشش نانوكامپوزيتي كراتين/ذرات شبكه آلي فلزي زيستي بر آلياژ پايه منيزيم AZ91 به‌منظور بهبود رفتار خوردگي، زيست فعالي و زيست‌سازگاري آن است. در اين راستا، كراتين از پر كبوتر استخراج شد و نتايج آزمون برادفورد، بيورت، طيف سنجي فروسرخ با تبديل فوريه و پراش پرتوي ايكس نشان داد استخراج كراتين با موفقيت انجام گرفته‌است. در ادامه، سنتز ذرات شبكه آلي فلزي زيستي به روش سولوترمال زير نقطه بحراني با استفاده از كوركومين و مس با موفقيت انجام شد. در ادامه، پس از اصلاح سطح زيرلايه به روش قليايي، پوشش كامپوزيتي كراتين/ذرات شبكه آلي فلزي زيستي بر روي زيرلايه قليايي شده با استفاده از روش الكترواسپري در سه زمان مختلف(2،1و 3 ساعت) انجام گرفت. به منظور ارزيابي و بهينه‌سازي پوشش‌ها، آزمون‌هاي پراش پرتو ايكس، زبري، ترشوندگي، ميكروسكوپ‌الكتروني‌روبشي، آزمون‌هاي الكتروشيميايي، زيست فعالي و كشت سلول انجام گرفت. نتايج نشان داد با افزايش زمان پوشش‌دهي، زبري به طور قابل توجهي از4/1 ±26/12 ميكرومتر براي زيرلايه قليايي شده (M ) به 9/1 ±13/5 ميكرومتر براي نمونه 3 ساعت پوشش‌دهي(M-(K/MOF)3) كاهش يافت. همچنين با افزايش زمان پوشش‌دهي، زاويه تماس از حدود 1/2 ± 56 درجه به 1/1 ± 87 درجه تغيير يافت. بررسي‌هاي الكتروشيميايي نيز نشان دادند كه پوشش كامپوزيتي كراتين/ چارچوب آلي فلزي زيستي با تأثير بر سينتيك واكنش‌هاي الكتروشيميايي و افزايش قابل توجه مقاومت در برابر خوردگي، سرعت انحلال فلز را به طور قابل توجهي كاهش داد. به عنوان مثال، با بررسي رفتار خوردگي نتايج نشان داد كه چگالي جريان خوردگي از96/8 ميكروآمپر بر سانتي‌متر مربع در نمونه بدون پوشش به مقدار 25/0 ميكروآمپر بر سانتي‌متر مربع در نمونه 2 ساعت پوشش‌دهي) M-(K/MOF)2 ( كاهش يافت. طبق نتايج، فعاليت آنتي‌اكسيداني در نمونه‌هاي M-(K/MOF)2 و M-(K/MOF)3 نسبت به M-(K/MOF)1 و M-K2 افزايش يافت و نمونه M-(K/MOF)2 توانست طي 24 ساعت حدود 7/1±77 درصد راديكال‌هاي آزاد را مهار كند. همچنين، نتايج زيست‌فعالي نشان داد كه پوشش‌هاي نانوكامپوزيتي M-(K/MOF) پس از 14 روز غوطه‌وري در محلول شبيه‌ ساز بدن قادر به تشكيل لايه هيدروكسي‌آپاتيت بودند. همچنين، نمودارهاي نايكوئيست حاكي از آن بود كه پوشش نانوكامپوزيتي كراتين/نانوذرات شبكه آلي فلزي به‌واسطه ايجاد پيوندهاي عرضي كراتين در شرايط قليايي و حضور چارچوب آلي‌فلزي زيستي، خاصيت خودترميم‌شوندگي از خود نشان مي‌دهد. ارزيابي برهم‌كنش سلول‌هاي MG63 با پوشش‌هاي كامپوزيتي نشان داد كه نه تنها پوشش‌هاي كامپوزيتي هيچ گونه اثر سمي بر سلول‌ها ندارند، بلكه باعث افزايش رشد و تكثير سلولي شده‌اند. به‌طوري‌كه نمونه M-(K/MOF)2 در روز پنجم 3/6±236 درصدكنترل زنده‌ماني سلول داشت. همچنين افزايش قابل‌توجه فعاليت آلكالين فسفاتاز و رسوب كلسيم تاييدكننده تسريع فعاليت استخوان¬زايي در حضور اين پوشش بود. براساس اين يافته‌ها، پوشش كامپوزيتي كراتين/ چارچوب آلي فلزي زيستي به دليل بهبود مقاومت خوردگي، افزايش زيست فعالي، خاصيت خودترميمي و رشد سلولي، پتانسيل بالايي براي كاربرد در ايمپلنت‌هاي استخواني دارد.

237324

بيومواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان