صناعة وتشخيص طلاءات متراكبة ذات اساس PMMA بإستخدام طريقة الرش الألكتروستاتيكي

الباحث

غفران ظافر خالد

المشرف

مهند نجاح الشروفي - هناء عرير القيسي

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

ماجستير

السنة

2021

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Electrostatic spray;Orthopedic implants;Composite coatings;PMMA

تُستخدم سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ 316L على نطاق واسع في تطبيقات تقويم العظام. ومع ذلك ، تمامًا مثل الغرسات المعدنية الأخرى ، فإن التصاقها محدود مع الأنسجة المحيطة جنبًا إلى جنب مع ميلها إلى إطلاق بعض الأيونات السامة التي قد تؤدي إلى مشاكل صحية خطيرة. لذلك ، تهدف هذه الدراسة إلى زيادة مقاومة السبيكة ضد التآكل ، وتحسين ترابط العظم مع الغرسة من خلال تشجيع الاندماج العظمي مع الحفاظ على خصائصها الميكانيكية الجيدة ، من خلال تطبيق طلاءات متراكبة ذات اساس من بولي مثيل ميثاكريلات مع اثنين من السيراميك النشط بيولوجيًا مختلفًا ; هيدروكسيباتيت وكربيد التيتانيوم كمواد تقوية باستخدام ترسيب الرش الالكتروستاتيكي الجاف تحت ظروف ثابتة (kV25 ، مسافة 15-20 سم ، هواء مضغوط psi15 ، وزاوية رش حوالي o45.0 لمدة 30 ثانية. تم إضافة هيدروكسيباتيت وكربيد التيتانيوم بنسب (2 ، 4 ، 6 ، 8) بالوزن٪ و (5 ، 10 ، 15 ، 20) بالوزن٪ على التوالي. تمت دراسة مورفولوجية وأطوار سطح الطلاء باستخدام تحليل الفحص المجهري الإلكتروني لمسح الانبعاث الميداني / التحليل الطيفي المشتت للطاقة ، وفرق الأشعة السينية ، وتحليل "مطياف فورييه للأشعة تحت الحمراء ، كما تمت دراسة السلوك البيولوجي للعينات المطلية من خلال التحقق من خصائص التآكل والمضادة للبكتيريا والترطيب. تم إجراء الاختبارات الحيوية للطلاءات عن طريق غمرها لمدة 30 يومًا في سائل جسم محاكى عند 37 درجة مئوية لفحص قدرتها على تكوين طبقة الأباتيت ، كما تم تطبيق اختبار الغمر لفحص الأيونات المنبعثة من العينات المطلية بينما تم تقييم الأنشطة المضادة لبكتيريا staphylococcus aureus( as + ve gram bacteria) ( as + ve gram bacteria)و Escherichia coli ( as – ve gram bacteria) عند 37 درجة مئوية. أوضحت النتائج أنه تم الحصول على طبقات طلاء متجانسة وموحدة وخالية من التشققات بسمك حوالي(400µm) بالإضافة إلى قابلية عالية للبلل. أثبتت الاختبارات أنه في المحلول المحاكي للجسم، أظهرت طبقات الطلاء قدرة كبيرة على تكوين بلورات الأباتيت على أسطحها حيث كانت %Ca/P At بحوال 1.8 وهي قريبة منها في ال(non-stoichiometric hydroxyapatite) داخل جسم الانسان مما يشير إلى الموصلية العظمية الجيدة ، وتم منع إطلاق أيونات النيكل والكروم تمامًا مما يشير إلى التحسن العالي في مقاومة التآكل ، وتم منع نمو البكتيريا على طلاءات بولي مثيل ميثاكريلات / كربيد التيتانيوم حيث كانت منطقة التثبيط البكتيري في النطاق mm(17 -20) وكان أقل بكثير من طلاءات بولي مثيل ميثاكريلات / هيدروكسيباتيت حيث كانت منطقة التثبيط البكتيري في حدود mm(20-25) .

316L stainless steel alloys are extensively used in orthopedic applications. However, just like other metallic implants, they have a limited adhesion with the surrounding tissues along with their tendency to release some toxic ions that may lead to serious health issues. Therefore, this study attempts to increase the alloy's resistance against corrosion, and improve the bone-implant interaction by encouraging the osseointegration while maintaining its good mechanical properties, through applying a modified coating layer of poly (methylmethacrylate)-based composites with two different bio-active ceramics i.e. hydroxyapatite and titanium carbide as reinforcement materials using dry electrostatic spray deposition (ESD) under constant conditions (25kV, 15-20cm distance, compressed air of 15psi, and spraying angle about 45.0o for 30sec). The hydroxyapatite and titanium carbide was added with ratios of (2, 4, 6, and 8) wt.% and (5, 10, 15, 20) wt.% respectively. The coatings’ surface morphology and phases were studeid using “Field Emission Scanning Electron Microscopy / Energy Dispersive Spectroscopy”, X-ray differaction, and “Fourier Transform Infrared Spectrometers” analysis, also the biological behavior of the coated samples was studied by investigating their corrosion, antibacterial, and wetting attributes. The in vitro test for the coatings was conducted by immersing them for 30 days in simulated body fluid at 37oC to examine their apatite formation ability, the immersion test was also applied to examine the ions released from the coated samples while the antibacterial activities were evaluated against the staphylococcus aureus ( as + ve gram bacterias) and Escherichia coli ( as – ve gram bacterias) at37oC. The results revealed that homogenous, uniform, and crack-free coating layers with a thickness about (400µm). along with a high surface wettability (i.e. contact angles were in the range 35o -90o) were obtained. The in vitro tests proved that in simulated body fluid, the coating layers demonstrated a significant ability to form apatite crystals on their surfaces with a Ca/P At% ratios close to the Ca/P At% ratio in the non-stoichiometric hydroxyapatite in the human bone that is about 1.8 indicating good osteoconductivity, the releasing of Ni and Chromium ions was totally prevented indicating the high improvement in corrosion resistance, the growth of bacteria was inhibited on the PMMA/TiC coatings where the zone of bacterial inhibition was in range (17-20)mm and it was much less than PMMA/HA coatings where the zone of bacterial inhibition was in range (20-25)mm.

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