بررسی تاثیر عملیات حرارتی بر خواص فیزیکی و شیمیایی نانوپودر هاردستونیت (Ca۲ZnSi۲O۷) سنتز شده به روش سل ژل

در سال های اخیر روش های درمان شکستگی های استخوانی دستخوش تغییرات شده و پیشرفت های فراوانی در ترمیم بافت های سخت بدن صورت گرفته است. یکی از این روش ها استفاده از کاشتنی های سرامیکی زیستی هاردستونیت (Ca۲ZnSi۲O۷) است که به دلیل نزدیکی خواص شیمیایی و زیستی آن ها به بافت طبیعی استخوان، دارا بودن یون های Zn, Ca و Si و امکان رهایش آن ها به هنگام قرارگیری در بدن می تواند باعث تسریع فرایند ترمیم استخوان شود. یکی از مشکلاتی که به هنگام استفاده از کاشتنی های سرامیکی در بدن ایجاد می شود، کنترل فرایند تخریب زیست ماده و تشکیل بافت سخت جدید در محل آسیب دیدگی است. عملیات حرارتی این کاشتنی ها می تواند به کنترل تغییرات فازی و ترکیب شیمیایی آن ها کمک کرده و با کاهش سرعت تخریب نمونه ها سرعت تشکیل بافت استخوان را افزایش دهد. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر عملیات حرارتی نانوپودر هاردستونیت بر خواص فیزیکی و شیمیایی آن هاست. در این پژوهش ابتدا نانوپودر هاردیستویت به روش سل ژل سنتز شده و سل حاصل در دمای ℃۶۰ به مدت ۲۴ ساعت خشک و در دمای ℃ ۱۲۰ به مدت ۴۸ ساعت کلسینه شد. پس از آن نمونه های حاصل در ۴ دمای ۹۵۰، ۱۰۰۰، ۱۰۵۰ و ℃۱۱۰۰ عملیات حرارتی شدند. چگالی نمونه و تغییرات وزنی نمونه ها نیز مورد بررسی قرار گرفتند. برای مشخصه یابی پودرهای حاصل از آنالیزهای XRD, FTIR, STA, SEM و EDS استفاده شد. نتایج حاصل نشان می دهد با عملیات حرارتی نمونه هاردیستویت در دمای ℃۹۵۰ تمامی پیک های مربوط به مواد اولیه از بین رفته و فازبلوری هاردیستویت تشکیل شده است. همچنین با افزایش دمای عملیات حرارتی تا ℃ ۱۰۵۰ شدت پیک های مربوط به فاز هاردیستویت افزایش یافت. با توجه به نتایج می توان گفت دمای بهینه عملیات حرارتی نمونه هاردیستویت دمای ℃۱۰۵۰ است. دانسیته نمونه هاردیستویت قبل از عملیات حرارتی نیز در حدود g/cm۳ ۲/۵۳ بود که با عملیات حرارتی آن به g/cm۳ ۳/۱۹ افزایش یافت اندازه دانه های بلوری نمونه های هاردستونیت پس از عملیات حرارتی بیشتر شده و از حدود ۴۰ به nm ۷۰ افزایش یافت. بنابراین می توان نتیجه گرفت، عملیات حرارتی نمونه هاردستونیت تا ℃۱۰۵۰ باعث بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه ها خواهد شد.

کلیدواژه ها:

هاردیستویت ، عملیات حرارتی ، کلسیم سیلیکات ، سل –ژل ، ترمیم استخوان ، سرامیک های زیستی