مطالعه ترکیب شیمیایی شیشه زیست فعال دو جزیی ۵۰SiO۲-۵۰CaO در مقیاس اتمی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی به منظور استفاده در مهندسی بافت استخوان

مقدمه و اهداف: شیشه های زیست فعال با داشتن قابلیت های زیستی منحصربه فرد، رویکردی نوین در بهبود روند ترمیم آسیب های استخوانی هستند. در این پژوهش، ترکیب شیمیایی شیشه زیست فعال دو جزیی ۵۰SiO۲-۵۰CaO در مقیاس اتمی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی گردید.مواد و روش ها: ترکیب شیمیایی شیشه زیست فعال ۵۰SiO۲-۵۰CaO سنتزشده به روش ذوب و آبدهی، از طریق روش دینامیک مولکولی، استفاده از نرم افزار لمپس و میدان نیروی لنارد-جونز، شبیه سازی و ویژگی های ترکیب شیمیایی آن در مقیاس اتمی بررسی شد. یافته ها: طبق نتایج حاصل از بررسی تابع توزیع شعاعی و تابع توزیع پیوندی، ضمن تایید وجود نظم موضعی و بی نظمی ترکیب در فواصل اتمی قبل و بعد از Å ۳، اندازه پیوندهای اتمی برای پیوندهای Ca-O ،Si-O و O-O به ترتیب ۱/۶، ۲/۴۵ و ۲/۲۶ Å گزارش گردید و نتایج حاصل از تابع توزیع زاویه ای، حاکی از وجود زاویه ۱۰۹ درجه ای بین پیوندهای O-Si-O بود. چگالی شیشه در دمای محیط g/cc ۲/۶۲ و ضریب نفوذ مولکول های SiO۲ و CaO در دمای K  ۱۵۰۰ به ترتیب ۱۴-۱۰ × ۴ و ۱۳-۱۰ × ۱/۲ m۲/s ۴ و در دمای K ۲۰۰۰ به ترتیب ۱۳-۱۰ × ۱۶ و ۱۲-۱۰ × ۲/۲ ۱۳-۱۰ m۲/s محاسبه شد. رهایش پایدار یون های سیلیسیم و کلسیم از سطح نمونه و افزایش pH محلول شبیه سازی شده بدن تا روز ۱۴ غوطه وری و نیز افزایش میزان Q۲ تا ۴۱ درصد گزارش گردید. نتیجه گیری: استفاده از میدان نیرو لنارد-جونز، منجر به پیش بینی ویژگی های ترکیب شیمیایی شیشه های زیست فعال با دقت بالا در دماهای مختلف، کاهش زمان و افزایش احتمال موفقیت در پژوهش، قبل از انجام روش های تجربی می گردد.

کلیدواژه ها:

شیشه زیست فعال دو جزیی SiO۲-CaO ، شبیه سازی دینامیک مولکولی ، میدان نیروی لنارد-جونز ، ضریب نفوذ ، مهندسی بافت استخوان