دراسة استخدام الترسيب الكهربائي على الفولاذ 316L بطبقات متعددة من (البوليمر/النانو سيراميك) للتطبيقات الطبية الحيوية
Study of Using Electrophoretic Deposition on 316L SS by Multilayer of (Polymer/Nano Ceramics) for Biomedical Applications
- الباحث
- نور عبد الكريم رشيد
- المشرف
- ايمان عدنان عنون - مكارم حازم عبد الكريم
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Electrophoretic deposition;316L stainless steel;Multilayer coatings;Biomedical applications
الملخص
على الرغم من النجاح الملحوظ الذي حققته الأطراف الاصطناعية العظمية المعدنية في المجال السريري، إلا أن قدرتها على البقاء على المدى الطويل تظل Wand كبيرًا بسبب نقص الموصلية العظمية والمخاطر المرتبطة بالعدوى بعد الجراحة وتآكل السطح. يتم إجراء دراسة مكثفة على تعديل أسطح الزرع باستخدام مواد نشطة بيولوجيًا وعوامل مضادة للميكروبات لمنع هذه الآثار السلبية. في هذا المشروع.ء تم تطوير الترسيب الكهربي (EPD) كتقنية طلاء ملائمة لتوليد مجموعات مختلفة من الطلاءات المركبة من البوليمر الحيوي والسيراميك الحيوي والطلاءات الحيوية الخاملة على ركيزة معدنية من الفولاذ المقاوم للصدأ 16L) 3( بهدف تعزيز الخصائص النشطة بيولوجيًا ومقاومة التآكل وتقليل العدوى. يركز هذا البحث على إنتاج طبقات طلاء مركبة متعددة الوظائف لنظامين من السيراميك الحيوي والمقارنة بينهما لتحديد أيهما يتمتع بالخصائص الممتازة. كان نظام مجموعة السيراميك الحيوي الأول عبارة عن السيراميك النشط Use (455580) وكان نظام مجموعة السيراميك الحيوي الثاني هو الهيدروكسي ابتايت. يتكون كل نظام من السيراميك الحيوي من أربع طبقات طلاء AS yo الطبقة الأولى عبارة عن طلاء مركب من البوليمر الحيويء والطبقة الثانية عبارة عن (السيراميك النشط حيوياً مع pad gs حيوي).، والطبقة الثالثة (الطبقة الفاصلة) BLE عن طلاء بوليمر حيوي OS yo الطبقة الرابعة عبارة عن نظام ثلاثي تشتمل على (السيراميك النشط حيوياً مع البوليمر الحيوي والسيراميك الخامل (Lass تم تقييم خصائص الطلاءء Lay في ذلك قوة الالتصاقء قابلية البلل، النشاط المضاد للبكتيرياء التآكل الحيوي الكهروكيميائيء تقييم النشاط ،(FE-SEM) ،sll اختبار XRD وتقدير المسامية لاختيار العينة ذات الخصائص الممتازة من كلا عينات نظام السيراميك الحيوي من أجل زرعها في جسم الحيوان الهدف من زرع العينة المطلية في جسم الحيوان هو مقارنة US gle مع سلوك زرع الفولاذ المقاوم للصدأ (3161) غير المطلي في جسم الحيوان كعنصر تحكم لتقييم التوافق الحيوي والموصلية العظمية للمواد الحيوية المستخدمة في طلاء ركيزة الفولاذ المقاوم للصدأ (316L) anti خصائص الطلاءء أظهرت العينة التي تحتوي على أربع طبقات طلاء AS yo من نظام السيراميك الحيوي الأول قوة التصاق ممتازة مع مساحة إزالة الطلاء تبلغ 6%3.84 وأظهرت زاوية التلامس خصائص محبة للماء للغاية، ونشاطًا sa مضادا للبكتيرياء وأظهر اختبار التآكل الحيوي الكهروكيميائي Lund ممتارًا في مقاومة التآكل ، يتم تكوين CHA عن طريق الغمر في محلول SPF لمدة 30 يومّاء ويظهر المجهر الالكتروني الماسح ان الطلاء كان متجانسًا وبدون أي عيوبء وتم الحصول على نسبة مسامية تساعد على التشابك بين الغرسات والعظم. بعد ذلك تم زرع هذه العينة في جسم الحيوان. في تقييم الجسم (aI) كشف الاتصال المباشر بين العظم والزرع عن عدم وجود منطقة شفافة للأشعة تظهر من خلال نتائج التصوير الشعاعي بين الزرعة والعظم القشري لكلا المجموعتين .يتم التكامل العظمي بين العظم ومسامير الزرع غير المطلية وكذلك بين العظم ومسامير الزرع المطلية، بعد ستة أسابيع من الزرع، من خلال اختبار قوة عزم الإزالة .كشفت نتائج التقييم النسبيجي المرضي أن هناك تكائرًا فائقًا للخلايا العظمية لتكوين عظام ناضجة في مجموعة براغي الزرع المطلية. أخيرّاء كانت المواد الحيوية المستخدمة في الطلاء متوافقة حيويًا مع جسم الإنسان ويمكن استخدامها بأمان ولها موصلية عظمية ممتازة.
Abstract
In spite of notable success of metallic orthopedic prosthesis in clinical, their long-term survivability remains a major challenge due to the lack of osteoconductivity, risks associated with post-surgery infections and surface corrosion. Modification of implant surfaces with bioactive materials and antimicrobial agents is being intensively investigated to prevent these negative effects. In this project, electrophoretic deposition (EPD) as a convenient coating technique has been developed to generate different combinations of biopolymer, bioceramic and bioinert composite coatings on 316L stainless steel metallic substrate with the aim of enhancing bioactive characters, corrosion resistance and minimizing infections. This research focuses on producing multifunctional composite coating layers for two bioceramic systems and comparing between them to determine which one has the excellent characteristics. The first bioceramic group system was 45S5 bioactive glass and the second bioceramic group system was the hydroxyapatite. Every bioceramic system consists of four composite coating layers, the first layer was the composite coating of biopolymer, the second layer was (bioactive ceramic with biopolymer), the third layer (separating layer) was composite biopolymer coating, and the fourth layer was ternary system involves (bioactive ceramic with biopolymer and bioinert ceramic). The coating properties, including adhesion strength, wettability, antibacterial activity, electrochemical bio-corrosion, evaluation of bioactivity, (FE-SEM), XRD test and Porosity estimation were evaluated to select the sample with excellent properties from both bioceramic systems samples in order to implant it in animal body. The aim of implanted the coated sample in animal body to compare behavior it with uncoated 316L stainless steel implant behavior in animal body as control to evaluate the biocompatibility and osteoconductivity of biomaterials that used for coating 316L stainless steel substrate. The coating properties evaluation, the sample with four composite coating layer of first bioceramic system shows the excellent adhesion strength with a removal area of coating was 3.84%, contact angle exhibited super hydrophilic properties, good antibacterial activity, electrochemical biocorrosion test showed excellent improvement in corrosion resistance, The CHA formation done by immersion in SPF solution for 30 days, FE-SEM observation shows homogenous and without any defects in coating, the percentage of porosity was obtained help to interlock between implants and the bone. This sample was implanted in animal body. In vivo evaluation, the direct contact between bone and implant revealed no radiolucent zone shown by the radiographic results between the implant and cortical bone for both groups. The osseointegration between bone and uncoated implant screws in addition between bone and coated implant screws, after six weeks of implantation, through a removal torque force test. The results of histopathological evaluation revealed that there is superior proliferation of osteoblasts to form mature bone in coated implant screws group Finally, the biomaterials used for coating were biocompatible with the human body and can be used safely and have excellent osteoconductivity.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.