تحضير وتوصيف سقالات مسامية مركبة زجاج-سيراميك للتطبيقات الطبية

الباحث

زينب ابتهاج ضاري

المشرف

سعد بدري حسون فريد - علاء عبد الحسن عطية

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Glass-ceramic scaffolds;Tissue engineering;Porous scaffolds;Biomaterials

هندسة الأنسجة هي مفهوم جديد يهدف إلى تطوير بدائل بيولوجية من خلال دمج الخلايا أو عوامل النمو في سقالة ثلاثية الأبعاد في المختبر أو في الجسم الحي لأغراض إصلاح أو الحفاظ على وظائف الأنسجة التالفة أو المريضة. في هذه الدراسة تحضير مساحيق من الهيدروكسي ابتايت و 13-93الزجاج الحيوي تمت بطريقة السائل الهلامي. بالأضافة ،ll تحضير سقالات مسامية بأستخدام طريقة الترشيح الملحي تمت على جزئين . الجزء الأول تم بتحضير سقالات مسامية من الهيدروكسي ابتايت (HAp) ،الزجاج الحيوي ومادة متدرجة وظيفيا (FGM) من كلاهما. الجزء الثاني يتضمن اضافات بنسب وزنية مختلفة (1,0.5, و901.5) من مسحوق التيتانيا(ي1100' )الى العالق خلال طريقة السائل — الهلامي لتحضير مسحوق الهيدروكسي ابتايت. AAS السقالات المسامية للهيدروكسي ابتايت مع هذه الأضافات من التيتانيا تم تحضيرذها بواسطة طريقة الترشيح الملحي . بالأعتماد على فحص النشاط البكتيري , افضل نسبة مضافة اختيرت والتي ادت الى التوازن بين تأثيرالمضاد البكتيري والفعالية الحيوية للسقالات المحضرة تمثلت ب )%0.5( من مسحوق التيتانيا . السقالات المسامية من الزجاج , الهيدروكسي ابتايت HAp +tbioactive glass) (FGM1), ) 01/1ل, (0.5961502+مذآ]) , Gal FGM ((HAp+0.5% TiO2)+bioactive glass) (FGM2) عند 700, 1200, 1000, 1300, 1000 م" , على التوالي. تحليل الحجم ،ual حيود الأشعة (XRD)Agindl ، التحليل الحراري (DTA) chslaill ، و طيف الأشعة تحت الحمراء (:111)للمسحوق المحضر تم اجرائها. توصيف المواد حيود الأشعة السينية ، المجهر الألكتروني (SEM) cull ، طيف الأشعة تحت الحمراء و التحليل الطيفي للأشعة السينية(105:]) للسقالات المسامية المحضرة تم ايجادها. الخواص الفيزيائية مثل الكثافة ,المسامية والانكماش الحجمي تم قياسها. الخواص الميكانيكية مثل مقاومة الانضغاط ومعامل المرونة تم ايجادها. بالأضافة الى ذلك ¢ الأختبارات Ase gl gall مثل التوافق الحيوي ، القابلية للتحلل النتائج التي تم الحصول عليها اظهرت أن نتائج EDX للعينات المتدرجة وظيفيا FGM2 ,75617411 عززت تدرج التراكيب الكيميائية (هيدروكسي ابتايت و التينانيا والزجاج الحيوي) و (هيدروكسيي ابتايت والزجاج حيوي) على التوالي. cil فحص SEM أن جميع السقالات المحضرة لها بنية مسامية شديدة الترابط مع تدرجات مسامية محددة ، حوالي ) % 7942 ,% 7542 ,% 7742 ,% 7442 ,% 7642( لسقالات الزجاج الحيويء الهيدروكسي SFGM 1 cut! (HAP+0.5%TiO2) و cle FGM2 التوالي. اوضحت نتائج PTIR أنه لم يلاحظ أي قمم جديدة او ازاحة Ugh اظهرت eV rs. 7 مقاومة انضغاط جميع السقالات المحضرة من الزجاج الحيوي، الهيدروكسي ابتايت (HAP+0.5%TiO2) ، FGM1, و FGM2 )94,1¢3.9¢3.2¢4.3 5.2( ميكاباسكال على التوالي التي تقع ضمن نطاق مقاومة العظم الأسفنجي البشري. الفعالية الحيوية للسقالات المحضرة تحققت من خلال تكوين طبقة أبتايت كربونات الهيدروكسيل (HCA) على أسطح السقالات بعد فترات غمر 7 ، 14 و 21 يومًا في محلول سائل جسم الانسان الاصطناعي (51917) عند 37 م". بالنسبة لخواص التحلل الأحيائي وجد ان معدل التحلل ala jy مع زيادة فترة الغمر في (SBF بالأضافة الى ذلك ، أظهر الاختبار المضاد للبكتيريا كفاءة جيدة كمضاد للبكتيريا ضد بكتيريا (E. Coli) و aureus) .9). أخيرًا ، نتائج التوافقية الأحيائية تم تحقيقها مختبريا التي تضمنت السمية الخلوية باستخدام معيار MTT ؛ أظهرت النتائج إفرازًا غير سام للسقالات ضد خط الخلايا المكونة اللعظم البشري 5305-2. أوضحت زرعة الخلايا قدرة جيدة للسقالات المسامية على تعزيز تكاثر الخلايا المكونة للعظم 5305-2 في داخل وعلى سطح السقالات المسامية المحضرة.

Tissue engineering is a new concept that aims at developing biological substitutes by incorporating cells or growth factors into a three-dimensional scaffold in vitro or in vivo for the purposes of repairing, or maintaining the functions of damaged or diseased tissues. In this study, the preparation of hydroxyapatite (HAp) and bioactive glass 13-93 powders have been done by the sol-gel method. In addition, the preparation of porous scaffolds by using the salt leaching method has been conducted on two parts. The first part has been performed by preparing porous scaffolds from HAp, bioactive glass, and functionally graded material (FGM) from both of them. The second part includes addition of different weight percentages (0.5, 1, and 1.5) wt. % from Titania (TiO2) to the slurry during the sol-gel method for preparing HAp powder. Also, porous scaffolds of HAp with these additions of TiO2 have been prepared by salt leaching method. Based on the antibacterial activity test, the best addition ratio that was chosen and led to the balance between antibacterial effect and bioactivity for fabricated scaffolds that was represented by (0.5% wt.) of TiO2. The porous samples of bioactive glass, HAp, FGM (HAp+ bioactive glass)(FGM1), (HAp+0.5%TiO2), and FGM ((HAp+0.5%TiO2) + bioactive glass)) (FGM2)samples were sintered at 7000C, 12000C, 1000 oC, 1300 oC, 1000 oC, respectively. Particle size analysis, X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), and Fourier transform infrared (FTIR) for prepared powders were carried out. Materials characterization of prepared porous scaffolds XRD, scanning electron microscopy (SEM), FTIR, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were presented. Physical properties such as density, porosity, and volumetric shrinkage were measured. Mechanical properties, like compressive strength and elastic modulus were determined. Furthermore, biological tests, such as biocompatibility, biodegradable, antibacterial, cytotoxicity, and cell growth were also achieved. The obtained results manifested that the EDX analysis of FGM1 and FGM2 samples promoted the grading of chemical compositions for (HAp and bioactive glass), and (HAp, TiO2, and bioactive glass), respectively. SEM evinced that all prepared scaffolds have a highly interconnected porous structure with specific porosity gradients, about (79±2 %, 75±2 %, 77±2, 74±2, and 76±2) % for bioactive glass, HAp, FGM1, (HAp +0.5% TiO2), and FGM2 scaffolds, respectively. FTIR results clearly showed that there are no new peaks, and manifestly a peak shifting is observed that promotes no chemical bonding was occurred. All prepared bioactive glass, HAp, and FGM1, (HAp+0.5%TiO2), and FGM2 scaffolds exhibited a compressive strength (4.3, 3.2, 3.9, 4.1, and 5.2) MPa, respectively within the strength range of human trabecular bone. In vitro bioactivity of prepared scaffolds was confirmed by the formation of hydroxyl carbonate apatite (HCA) layer on the surfaces of scaffolds after immersion periods 7, 14, and 21 days in a simulated body fluid solution at 37oC. For the biodegradable properties, it was found that the degradation rate was increased with increasing immersion period in SBF. Furthermore, the antibacterial test depicted a good antibacterial efficiency against E. Coli and S. aureus bacteria. Finally, the biocompatibility results were investigated in vitro involved the cytotoxicity by using MTT assay; the results demonstrated non-cytotoxic excretion for the scaffolds against the human osteoblast Saos-2 cell line. Cell culture elucidated a good ability of the porous scaffolds to promote the proliferation of Saos-2 osteoblast cells in the interior and of the surface of prepared porous scaffolds.

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