بررسي خواص مكانيكي پوشش هيدروكسي آپاتيت بر روي بستره كبالت كروم موليبدن به روش پلاسما اسپري جهت كاربرد در ايمپلنتهاي زانو

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

چكيده با افزايش جمعيت سالمندان و شيوع آسيب‌هاي اسكلتي-عضلاني، نياز به ايمپلنت‌هاي زيست‌پزشكي افزايش يافته است. هرچند ايمپلنت‌هاي فلزي از استحكام مكانيكي بالايي برخوردارند، اما به دليل زيست‌فعال نبودن سطح، ممكن است اتصال ضعيفي با استخوان داشته باشند. به همين دليل، استفاده از پوشش‌هاي زيست‌فعال مانند هيدروكسي‌آپاتيت براي بهبود پيوند استخوان-ايمپلنت اهميت زيادي دارد. هيدروكسي‌آپاتيت به دليل شباهت به فاز معدني استخوان، زيست‌سازگار بوده و رشد و چسبندگي سلولي را تقويت مي‌كند. با اين حال، دستيابي به چسبندگي و پايداري مكانيكي مناسب پوشش همچنان چالش‌برانگيز است و روش پلاسما اسپري به‌عنوان يكي از روش‌هاي رايج و مورد تأييد FDA در اين زمينه كاربرد دارد. در اين پژوهش، اثر زبري‌هاي متفاوت زيرلايه، استفاده از لايه‌مياني تيتانيوم و عمليات¬حرارتي بر ريزساختار، خواص مكانيكي و زيستي پوشش‌هاي هيدروكسي‌آپاتيت اعمال‌شده به روش پلاسما اسپري مورد بررسي قرار گرفت. زيرلايه‌ها با سه بازه زبري 1-2، 5-7 و 10-12 ميكرومتر آماده‌سازي شدند. نتايج نشان داد كه زبري 1-2 ميكرومتر پيوند مكانيكي مناسبي براي پوشش تك‌لايه هيدروكسي‌آپاتيت فراهم نكرده و منجر به جدايش پوشش از سطح شد، در حالي كه زبري 5-7 ميكرومتر بهترين استحكام چسبندگي (44 مگاپاسكال براي پوشش تك¬لايه و 41 مگاپاسكال براي پوشش دولايه تيتانيوم-هيدروكسي¬آپاتيت) را ايجاد نمود. زبري‌هاي بالا در محدوده 10-12 ميكرومتر اثر كاهنده‌اي بر استحكام چسبندگي (35 مگاپاسكال) پوشش داشتند. به‌كارگيري لايه‌مياني تيتانيوم موجب بهبود پيوند مكانيكي پوشش به زيرلايه در زبري‌ 1-2 ميكرومتر و جلوگيري از لايه‌لايه‌شدگي آن شد. بررسي‌هاي ساختاري نشان داد كه استفاده از لايه‌مياني تيتانيوم موجب افزايش بلورينگي پوشش از 63 به 75 درصد شد. عمليات¬حرارتي بلورينگي پوشش تك‌لايه را تا 87 درصد افزايش داده و تخلخل را به‌طور قابل‌توجهي كاهش داد، هرچند افزايش ترك‌هاي سطحي ناشي از آزادسازي تنش‌هاي پسماند نيز مشاهده شد. همچنين سختي پوشش تك‌لايه هيدروكسي‌آپاتيت پس از عمليات¬حرارتي از 210 به 584 مگاپاسكال افزايش يافت. نتايج آزمون‌هاي زيستي نشان داد كه هيچ‌يك از پوشش‌ها سميت سلولي نداشته و چسبندگي سلول‌هاي MG63 بر روي تمامي نمونه‌ها تأييد شد. مجموعه نتايج بيانگر مناسب بودن پوشش‌هاي هيدروكسي‌آپاتيت پلاسما اسپري‌شده، به‌ويژه با استفاده از زبري بهينه زيرلايه و لايه‌مياني تيتانيوم، براي كاربردهاي زيست‌پزشكي است.

237996

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان