تصنيع مادة الألومينا المقواة بالزركونيا الطبية بطريقة الهلام - المحلول

الباحث

الاء صبيح تايه

المشرف

آلاء علاء الدين عبد الحميد - فرهاد محمد عثمان

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Zirconia toughened alumina;Biomaterials;Sol-gel;Osteoarthritis

هشاشة العظام (OA) هي مرض يصيب العديد من المفاصل داخل الجسم. يعتبر مفصل الورك والركبة من المفاصل الاكثر شيوعًا بالاصابه، وبالتالي فهي السبب الرئيسي لإعاقة الأطراف السفلية بين كبار السن. يتسبب المرض في انهيار الغضروف المفصلي ويمكن أن ينتج هذا المرض عن طريق مجموعة من al gall ، بما في ذلك الشيخوخة والسمنة وضعف العضلات والتهاب المفاصل والتآكل والبلى. بالنسبة للمرضى الذين يعانون من التهاب المفاصل الحاد ، فإن العلاج الأخير سيكون الجراحة. يتضمن هذا الإجراء الاستبدال الجراحي للمفصل الطبيعي الذي لم يستجب بشكل كاف للعلاجات الطبية التقليدية باستخدام طرف اصطناعي. يتمثل أحد الأهداف الرئيسية لجراحة العظام في الوقت الحاضر في زيادة طول عمر المزروعات بحيث يمكن استخدامها لفترات زمنية أطول وبالتالي تقليل توالي جراحات التبديل. المتراكبات النانوية سيراميك - سيراميك تم انتاجها لتلبيه هذه الميزات. بعد Bac عقود من التزايد التدريجي في الأساليب الجراحية وتصميمات Cal LY) الاصطناعية ، تم استخدام Bale ZTA (biolox) في الأطراف الاصطناعية. في هذه الدراسة ¢ تم تصنيع وتعديل ZTA (biolox) باستخدام تراكيز مختلفة ١,75( ، )١ ٠١,075 ee # من فلوريد الكاليسيوم ( :0817 ) وأوكسيد المغنيسيوم (MgO) حيث تم استخدام تقنية sol-gel لتصنيع المساحيق المتراكبة النانوية باستخدام املاح الألومنيوم والزركونيوم والسترونشيوم والكروم. تم دمج ٠,5 مولاري من كل مكون في المحلول عند Vo م". بعد تجفيف الجل الناتج، يتم تلبيده في الهواء لمدة ساعتين عند درجه حراره ١55٠ م". تم تشخيص المساحيق الملبدة باستخدام حيود الأشعة السينية ، الماسح المجهري الإلكتروني ، التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة ، وتحليل حجم الجسيمات. أظهرت النتائج أن المساحيق الناتجه كانت متجانسة وتتكون من دقائق كرويه وصفائح شبه كرويه ويتكون بصوره أساسية من الالومينا بطور الفا (ج0-4120) والزكونيا الرباعية (t-ZrO) وكميات قليله من طور الزركونيا الاحادي (73-72102) و طور الزركونيا المكعب (c-ZrO2) اعتمادًا على النسب المضافه من فلوريد الكاليسيوم )2 (CaF واوكسيد المغنيسيوم (MgO) كان متوسط أحجام دقائق المسحوق المصنع (ZTA) 98.5 نانومتر وانخفض المتوسط إلى 58,7 نانومتر و AVY نانومتر عند اضافه CaF, 9/١ و MgO 7 ٠,5 ، على التوالي. تم تشكيل المسحوق الملبدعلى شكل قرص بضغط أحادي المحور V+ كيلو نيوتن ثم تم تلبيد العينات في الهواء عند دجة حرارة Vee ع" لمدة ساعة و ١55٠ م" لمدة ساعتين. تم A 0011 اي 222225252525552 ree تشخيص العينات المكبوسه والملبدة باستخدام حيود الأشعة السينية ، والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة ، والماسح المجهري الإلكتروني . وتم دراسة الخصائص الفيزيائية مثل الكثافة والمسامية وامتصاص الماء. ايضا تم تحديد الخواص الميكانيكية مثل الصلادة ومتانة الكسر ومقاومة الشد وفحوصات البلى. أيضًا ، تم إجراء الاختبارات البايولوجية ، مثل اختبارات .)5117( ومحاكاة سوائل الجسم ، MTT النشاط المضاد للبكتيريا ، ومقايسات باستثناء الصلادة ، والتي ZTA حسّن الخواص الميكانيكية ل CaF) أظهرت النتائج أن فيظهر له MgO جيجا باسكال. اما ١5,2٠ إلى ١5,85 من CaF, انخفضت مع زيادة تركيز ، ZTA يحسن خصائص ، 7٠,75 اعتمادًا على تركيزه: أقل من ZTA تأثيران على خصائص ولكن فوق هذا التركيز ، ينعكس التأثير ويسبب انخفاضًا كبيرًا في الخصائص. أظهر الاختبار المضاد للبكتيريا كفاءة جيدة ضد البكتيريا 15-0011 و علاوة على ذلك ، تم فحص نتائج التوافق الحيوي في المختبر وتضمنت 15 أظهرت النتائج إفرازًا غير سام من العينات ضد خلايا MTT السمية الخلوية باستخدام مقايسة بانيات العظم والخلايا الجذعية. أظهرت زراعة الخلايا قدرة جيدة للعينات على تعزيز تكاثر بانيات العظم والخلايا الجذعية.

Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease that affects many joints (like the hip and knee) within the body. The last resort treatment would be surgery, this procedure involves surgical replacement of the natural joint that has otherwise responded inadequately to conventional medical treatments with an artificial prosthesis. A major objective in orthopedics nowadays is to increase the implants' longevity so that they may be used for longer periods of time and thereby minimize the frequency of revision surgeries. Ceramic-ceramic nanocomposites may be created as a result of these features. After many decades of progressively increasing surgical methods and prosthetic designs, the advanced material ZTA (Zirconia toughened alumina (biolox)) is used in artificial prostheses. In this study, ZTA (biolox) was synthesized and modified by using (0.25, 0.5, 0.75, and 1) wt. % of CaF2 and MgO. The sol-gel technique was utilized to make a nanocomposite powder using aluminum, zirconium, strontium, and chromium salts. 0.5 M of each component was combined in a solution at 30 °C. After the gel dried, it was sintered in air for 2 hrs. at 1450 °C. The calcination powder was characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, and particle size analysis. The results show that the synthesis powders were homogeneous with spherical and semi-rounded plate practicals and consisted mainly of a-Al,Os3, t-ZrO2, and some amounts of 12-7102, c- ZrO, depending on CaF, and MgO contents. The Average particle sizes of ZTA powder were 98.5 nm and decreased to 88.2 nm and 91.7 nm at | wt. % CaF) and 0.5 wt. % MgO, respectively. The sintered powder was formed into a disc shape by 90 KN uniaxial pressure and sintered in air at 600 °C for 1 hr. and 1550 °C for 2 Ml _ ee nn: | hrs. The sintering compacts were characterized using X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, and scanning electron microscopy. The physical properties (density, porosity, and water absorption), and mechanical properties (hardness, fracture toughness, splitting tensile strength, and wear) tests have been determined. Also, biological tests have been done, such as antibacterial activity tests, MTT Assays, and simulations of body fluid (SBF). The results show that CaF, improved the mechanical properties of ZTA except hardness, which decreased with increasing CaF) concentration from ~16.84 to 14.50 GPa. However, MgO has two effects on ZTA properties depending on its concentration: below 0.75 wt.%, the effect enhances ZTA properties, but above this concentration, the effect reverses and causes a significant reduction in properties. The antibacterial test has shown good antibacterial efficiency against E-Coli and Staphylococcus bacteria. Furthermore, the biocompatibility of the new materials were investigated in vitro and involved cytotoxicity by using the MTT assay; the results demonstrated non-cytotoxic excretion for the specimens against osteoblast and stem cells. Cell culture showed a good ability of the specimens to promote the proliferation of osteoblast and stem cells. Finally, in vitro bioactivity of prepared specimens was confirmed by the formation of carbonate calcium phosphate (HAP) layer on the surfaces of specimens after immersion periods 28 days in simulated body fluid solution at 37 ° C.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب