الترسيب الكهربائي لمواد (بولي ايثر ايثر كيتون/نانوسيراميك) للتطبيقات الطبية الحيوية

الباحث

حيدر هاشم محمد

المشرف

مكارم حازم عبد الكريم - علي منذر مصطفى

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Electrophoretic deposition;PEEK;Nano ceramics;Biomedical applications

لقد استخدمت الغرسات المعدنية لمساعدة المرضى في الشفاء من حالات الكسور للعظام. حيث يستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 1 (نوع من المعدات الطبية) بشكل متكرر كمواد لزرع العظام نظرًا لصفاتها الميكانيكية الفائقة وتوافرها المنخفض التكلفة وسهولة التصنيع. ولكن عند تواجده في الجسم البشري ولما يحدث من تفاعلات بسبب سوائل جسم الأنسان مما يؤدي الى حدوث التآكل وأنتاج آيونات خطرة وسامة بنسب معينة. فهناك العديد من البحوث لطلاء المعدن بمواد مثل هايدروكسي اباتيت وأكاسيد المعادن مثال ،ll تيتانيا (MgO , ZnO ،(TiOz) لتحسين المغروسات الخاصة بالعظام. في الدراسة الحالية ,تم استخدام تقنية EPD مع استخدام برنامج تصميم التجارب Taguchi لتحديد الظروف المثلى للطلاء وبأستخدام Que gi من التيار (المستمر و المتناوب) لطلاء (PEEK) و (PEEK / HA) و بثلاثة درجات خشونة (500:800:1200) لحبيبات SIC لسبيكة ) 3161 55) . ولجميع الطبقات تم استخدام (0.5 غم / لتر) من مادة الكايتوزان كمادة رابطة بدلا من استخدام خطوة التلبيد الضرورية في الطلاءات. تم استخدام ثلاثة أنواع من الأكاسيد ( ،ZnO 1102 و 180)) وباستخدام ظروف ومتغيرات ترسيب مختلفة (الجهد , تركيز المسحوق ، الوقت da ya الطحن ونوع الأكسيد) من أجل اختيار أفضل أوكسيد بالأعتماد على خاصية الالتصاقية للطبقات. حيث كانت سمة الالتصاقية هي السمة الأساسية. أظهرت النتائج أن التيار المستمر (DC) هو الأفضل لطلاء (PEEK) و (PEEK / HA) لذلك تم الاعتماد عليه لترسيب باقي الطبقات .كما أظهرت النتائج ان أكسيد الزنك اعطى أفضل النتائج من 15102 و MgO مع الظروف المثلى ،Conc. 73 ،ZnO) 2 دقيقة و 0 فولت). تم استخدام طريقة Taguchi لاختيار ظروف الطلاء المثلى والتي كانت (90 ld (دقيقة، تركيز/ 4 غم /لتراو 6ميكرومتر والتي تقابل 500 ورقة صنفرة (SiC لطبقة طلاء (PEEK) DC (90 فولت ، 3 دقائق ، و 7/4 ،C 0.06 ميكرومتر) لطبقة طلاء PEEK / HA DC ، )60 217 5 دقائق ، 74 © ، و 0.03 مايكرومتر ، والتي Bil sii مع 800 ورق صنفرة (SIC لطبقة طلاء PEEK / HA AC, تم اختيار DC PEEK / HA الأمثل لإكمال العمل اعتمادًا على الالتصاق الأعلى بين الطلاء والركيزة. تم استخدام المجاهر الضوئية والمسح الإلكتروني لفحص شكل سطح الطلاء. وجد أن طبقات الطلاء متجانسة ومستمرة وبدون شقوق. تحقق XRD من صحة جميع قمم مواد الطلاء وأكد مراحل طبقات الطلاء المترسبة. أثبتت النتائج أن EPD ليس له تأثير على بُنية الطلاء. تم تقييم المسامية بين (1.11/) للطبقات الثلاث (PEEK+ compound + PEEK/HA) و )75.6( للطبقات الثلاث (PEEK/HA+ compound + PEEK) باستخدام برنامج (image J) . أوضحت طريقة اختبار الشريط أن مساحة إزالة طبقات الطلاء من الركيزة تتراوح بين )211.83 - 72.2( أظهر قياس الخشونة (AFM) أن سطوح الطلاء تتمتع بخشونة ممتازة ( (Ra بين (2.12 - 4.77 نانومتر). أظهرت قياسات زاوية التلامس أن أسطح الطلاء محبة للماء (16.58 درجة - 35.06 درجة) اختبار StI يحاكي محاليل السوائل الجسدية باستخدام استقراء Tavel واستقطاب الانعكاس الأنودي. لذلك ننظر إلى سلوك التآكل Ecorr و 101 و Epp و .مم تظهر دراسات التآكل أن عينات الطلاء بمركب طبقة واحدة (PEEK / HA / ZnO) أو ثلاث طبقات (PEEK+ compound + PEEK/HA) تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل. تم اختبار تحرر أيون الكروم عن طريق غمر العينات في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9/ عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة أربعة أسابيع ، ثم سحب السائل من المحلول ، ثم قياس كمية أيون الكروم المنطلق. باستخدام مطياف الامتصاص الذري (AAS) .ينخفض إطلاق أيون الكروم من 7.3 إلى 1.6 جزء في البليون ، مع تحسن في اتجاه تقليل إطلاق الأيونات ، حوالي 780 التقييم المضاد للبكتيريا الذي تم إجراؤه بواسطة طريقة (Agar disk-diffusion) ضد نوعين مختلفين من البكتيريا Staph. aureus) إيجابية الجرام و (E. coli-negative ، أظهرت العينات تأثير مضاد للجراثيم jee ضد كلا النوعين.

Metal implants have long been used to help patients heal from bone fractures and traumas. 316L stainless steel (kind of medical equipment) is frequently utilized as an orthopedic implant material due to its superior mechanical qualities, low cost availability, and ease of manufacture. In human body fluids, important metallic compounds undergo corrosion reactions that produce hazardous metal ions at certain quantities. There are many researches for metal coating, like hydroxyapatite and metal oxides (e.g., Titania, ZnO, and MgO) to improve the bone/implant interface while covering the sutures. In this study, EPD technique with Taguchi approach was used to select the optimal coating conditions with two types of current (DC and AC) for (PEEK) and (PEEK/HA) coating with three types of roughness (500, 800, and 1200 grit SiC grind) on a SS 316L substrate. In all layers, chitosan (0.5 g/L) was employed as a binder instead of a sintering step. Taguchi approach was also used with three types of oxide (ZnO, TiO2 and MgO) by using a variety of parameters (voltage, powder concentration, time, degree of grinding and oxide type) in order to choose the best oxide metal that depends on the adhesion because the adhesion evaluation was the main feature. The results manifested that the DC current is the best for (PEEK) and (PEEK/HA) coating, therefore it was used with later coatings), and the zinc oxide gives the best results than TiO2 and MgO with optimum conditions (ZnO, 3% concentration, 2 min and 60 V). Taguchi method was used to select the optimal coating conditions which were (90 V, 3 min, 4%C and 0.06μm corresponded to 500 emery paper SiC) for (PEEK) DC coating layer, (90 V, 3 min, and 4%C, 0.06 μm) for PEEK/HA DC coating layer, and (60 V, 5 min, 4%C, and 0.03 μm) corresponded to 800 emery paper SiC) for PEEK/HA AC coating layer. The DC PEEK/HA optimum was selected to complete the work depending on the higher adhesion between the coating and the substrate. Optical and scanning electron microscopes were used to examine the coating's surface form. It was found that the coating layers are homogenous, continuous, and without microcrack. XRD validated the all coating material peaks and confirmed the phases of the deposited coating layers. The results proved that EPD has no effect on the coating composition. The porosity between (1.11%) for the v | P a g e three layers (PEEK+ compound + PEEK/HA) and (5.6%) for the three layers (PEEK/HA+ compound + PEEK) was evaluated using image J program. The tape test method indicated that the removal area of the substrate coating layers ranged from (2.2%) to (11.83%). Measuring the roughness by (AFM) evinced that the coating surfaces have an excellent roughness (Ra) between (2.12 nm) and (4.77 nm). Contact angle measurements elucidated that the coating surfaces are hydrophilic (16.58° - 35.06°). The corrosion test simulates bodily fluid solutions using Tavel extrapolation and anodic reflection polarization. So, Ecorr, icorr, Epp, and ipp corrosion behavior are explored. Corrosion studies showed that the coating samples with one layer compound (PEEK/HA/ZnO) or three layers (PEEK+ compound + PEEK/HA) have better corrosion resistance. The Cr ion release test was done by immersing the samples in 0.9% sodium chloride solution at a temperature of 37°C for four weeks, then withdrawing the liquid from the solution, and after that measuring the amount of Cr ion released, using the atomic absorption spectrometry (AAS). Cr ion release decreases from (7.3 ppb) to (1.6 ppb), with an improvement in the direction of decreasing the release of ions, about 80%. Antibacterial evaluation was performed by (Agar disk-diffusion method) against two different kinds of bacteria (Staph. aureus gram- positive and E. coli gram-negative), and the samples demonstrated the outstanding antibacterial action against both types.

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