سنتز و مشخصه یابی نانوپودر هاردیستونیت (Ca۲ZnSi۲O۷) به روش سل ژل

یکی از مهم ترین روش های ترمیم بافت های سخت بدن استفاده از نانومواد معدنی جایگزین استخوان های طبیعی بدن انسان است. سرامیک های زیستی به دلیل خواص قابل توجهی مانند زیست سازگاری بالا، حداقل سمیت سلولی، مقاومت به خوردگی بالا و خواص فیزیکی و شیمیایی مناسب پتانسیل فوق العاده ای برای کاربرد در داربست های و پیوند استخوان های آسیب دیده دارند. هاردیستونیت با فرمول شیمیایی(Ca۲ZnSi۲O۷) یکی از مهم ترین مواد معدنی زیستی است که به دلیل دارا بودن یون های Zn۲+، خواص مکانیکی بالاتر در مقایسه با سایر سرامیک های زیستی کلسیم سیلیکاتی مانند ولاستونیت، قابلیت تشکیل بهتر و خواص زیستی مناسب بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از روش های سنتز هاردستویت استفاده از روش سل ژل است که به دلیل وابستگی این روش به پارامترهای مختلف واکنشی همچون دما، pH و زمان ژل شدن با دشواری صورت می گیرد. در این پژوهش نانوپودر شیشه هاردیستونیت با استفاده از مواد اولیه تترا اتیل اورتو سیلیکات (Si(OC₂H₅)₄)، نیترات کلسیم ۴ آبه (Ca(NO۳)۲.۴H۲O)، نیترات روی ۶ آبه (Zn(NO۳)۲.۶H۲O)، اسید نیتریک ((HNO۳، اتانول(C۲H۵OH) و آب مقطر به روش سل ژل سنتز شد. سپس برای دستیابی به نانوپودر هاردیستونیت، پودر حاصل در دمای ℃ ۹۵۰ به مدت ۴ ساعت کلسینه شد. همچنین بهینه سازی شرایط واکنشی، از جمله pH، دما و نسبت مواد اولیه به حلال، نوع حلال مورد استفاده و زمان ژلاسیون مورد بررسی قرار گرفت. به منظور مشخصه یابی پودر حاصل از آنالیزهای XRD، FTIR، SEMو EDS استفاده شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد محدوده بهینه pH برای سنتز هاردستویت در محدوده ی ۰ تا ۱ و زمان ژل شدن حدود ۱ هفته شد و با افزایش pH تا حوالی ۳ ژل شدن در حدود ۳۰ دقیقه انجام یافت. همچنین می توان گفت تغییرات دما با تغییرات زمان ژل شدن رابطه عکس دارد. به طوری که با افزایش دما از ۲۵ تا ℃ ۴۵ زمان ژل شدن از حدود ۱ هفته به حدود ۲ ساعت کاهش یافت. تغییرات نسبت حلال آب به اسید نیتریک به کاررفته و نوع حلال نیز در سنتز هاردستویت موثر است. طبق نتایج به دست آمده می توان گفت استفاده از اتانول در کنار آب به عنوان حلال باعث سنتز بهتر هاردستویت شده و زمان ژل شدن نیز افزایش یافت. همچنین با تغییر نسبت حلال به مواد اولیه از (۲:۱:۲:TEOS:Ca(NO۳)۲:Zn(NO۳)۲) تا (۲:۱/۵:۱ TEOS:Ca(NO۳)۲:Zn(NO۳)۲) سنتز هاردستویت بهتر صورت گرفته و از مواد اولیه کلسیم نیترات واکنش نکرده در نمونه سنتزی جلوگیری شد.

کلیدواژه ها:

هاردیستونیت ، سل- ژل ، خواص فیزیکی ، خواص شیمیایی ، کلسیم سیلیکات زینک دار ، کلسیناسیون