نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

• نادر نظافتی ¹
• فتح اله مضطرزاده ²
• سعید حصارکی ³
• نسیم نوسودی ¹

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیومواد، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

² استاد، گروه بیومواد، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

³ استادیار، گروه سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی

چکیده

سیمان های کلسیم فسفاتی از جمله سرامیک های کلسیم فسفاتی با قابلیت شکل دهی هستند که به طور وسیعی برای بازسازی آسیبهای بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرند اما متاسفانه استحکام مکانیکی کم این دسته از مواد باعث شده است که کاربرد آنها تنها به مکان های بدون تنش مانند جمجمه محدود شود. در این تحقیق خواص مکانیکی و برخی از خواص ساختاری سیمان کلسیم فسفاتی تقویت شده با الیاف شیشه ای ارزیابی شد. استحکام فشاری، زمان گیرش، ترکیب فازی و ریزساختار سیمان کامپوزیتی از جمله مواردی بودند که با روش های مناسب مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که زمان گیرش سیمان کلسیم فسفاتی با افزودن تنها 15% وزنی الیاف شیشه ای (به قطر حدودµm100) که به روش سل ژل تهیه شده بود، تغییر معناداری ندارد و این زمان حدود 20 دقیقه بود. استحکام فشاری سیمان فاقد الیافMPa 635.0  بود که با افزودن الیاف حدود 4 برابر (MPa 69.3) افزایش یافت. چقرمگی سیمان نیز از kJ/m 2098.0برای سیمان فاقد الیاف به kJ/m 2545.0 برای سیمان حاوی الیاف تغییر یافت. الگوی XRD نمونه های کامپوزیتی نگهداری شده در محلول رینگر نشان داد که مواد واکنشگر سیمان تقریبا به هیدروکسی آپاتیت تبدیل شده اند و از این نظر تفاوت چندانی با نمونه های فاقد الیاف ندارند. به طور کلی به نظر می رسد استفاده از الیاف شیشه ای تهیه شده به روش سل ژل توانسته است استحکام مکانیکی و چقرمگی سیمان کلسیم فسفات را به طور قابل توجهی افزایش دهد بدون آنکه بر روی خواص سیمان تاثیرگذار باشد.

کلیدواژه‌ها

• الیاف شیشه ای
• سل ژل
• سیمان کلسیم فسفاتی
• هیدروکسی آپاتیت
• چقرمگی

عنوان مقاله [English]

Investigation of Mechanical Properties of Fibrous Sol Gel Derived Bioglass/Calcium Phosphate Cement Composite

نویسندگان [English]

• Nader Nezafati ¹
• Fathollah Moztarzadeh ²
• Saeed Hesaraki ³
• Nasim Nosoudi ¹

¹ M.Sc Student, Medical Engineering School, Amir Kabir University

² Professor, Medical Engineering School, Amir Kabir University

³ Assistant Professor, Material Energy and Research Center (MERC)

چکیده [English]

Calcium phosphate cements are among the formable calcium phosphate cements which are widely used for reconstruction of hard tissue injuries. Unfortunately, due to low mechanical strength, the application of such materials is only limited to non-load bearing like skull. We have investigated some mechanical and characteristics of a calcium phosphate cement which was reinforced with glass fiber. Compressed strength, setting time, phase composition and microstructure of the composite cement were among the cases which were investigated using appropriate techniques. The results indicated that adding only 15 weight percent of glass fiber (with about 100µm diameter) which was prepared using sol-gel method, does not show any meaningful change in the setting time of calcium phosphate cement This period of time was estimated about 20 minutes. Compressed strength of the cements without any fibers was 0.635MPa which was increased by adding fiber to 3.69MPa.The toughness of the cement was changed from 0.098KJ/m² for cement without any fibers to 0.545KJ/m² cement containing fibers. The XRD pattern of the composite samples which were maintained in the Ringer's solution showed that the reactant materials of the cement have almost thoroughly converted to hydroxyapatite which in this case does not show much difference with the non-fiber samples. As a whole, it seems that using glass fiber prepared by sol-gel method can considerably increase mechanical strength and toughness of calcium phosphate. This occurs without any effect on the quality of the cement. 

کلیدواژه‌ها [English]

• Glass fibers
• Sol gel
• Calcium phosphate cement
• Hydroxyapatite
• Toughness