دور وتوصيف السقالات المركبة السيراميكية الحيوية لإعادة تكوين العظم

الباحث

عدي عبد مهتلف

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

Bone regeneration;Ceramic scaffolds;Biocomposites;Tissue engineering

هندسة انسجة العظام تقدم نهجا بديلا لأصلاح عيوب العظم الناتجة بسبب الصدماتء الأورام الخبيثة، والأمراض الخلقية. السقالات هي احدى العوامل الرئيسية لهندسة الأنسجة، يجب ان تمتلك مقاومة ميكانكية كافية لتوفير دعم هيكلي وتركيب مسامي لتوجيه نمو انسجة العظم الجديدة. بالأضافة الى ذلك السقالات يجب ان تمتلك ايضا توافقية احيائية جيدة واندماج عظمي. في هذه الدراسة تم تحضير سقالات مسامية من الهيدروكسي ابتايت (HAp) ،الزجاج الحيوي93-13 ( (BG ومادة متدرجة وظيفيا Ge(FGM) كلاهما بأستخدام تقنية الترشيح لأسفنجة البولي يوريثان. بالأضافة الى ذلك تم تحضير مساحيق من الهيدروكسي ابتايت و 13-93الزجاج الحيوي بطريقة السائل الهلامي. عالق يحتوي على 60 % نسبة وزنية من مساحيق الهيدروكسي ابتايت او الزجاج الحيوي13-93 المحضرة و 3 نسبة وزنية من بولي اثلين كلايكول كمادة رابطة حضر بالتشتيت في الماء المقطر بواسطة الخلط لمدة ساعة في درجة حرارة الغرفة للحصول على عالق متجانس. عينات مكعبة من إسفنج البولي يوريثان بأبعاد x10) 10:10 ملم ©) غمرت في العالق. كذلك ، عينات مسامية متدرجة وظيفيا صنعت أولاً عن طريق غمرها في الهيدروكسي ابتايت وثانيًا في عالق من الزجاج الحيوي ، بعد ذلك عصرت إسفنجة البولي يوريثان لاستخراج العالق الزائد. العينات المسامية من الهيدروكسي ابتايت و الزجاج الحيوي والمادة المتدرجة وظيفيا تم تلبيدها عند 1300, 700 و 0ه على التوالي. تحليل الحجم الحبيبي، حيود الأشعة السينية ، التحليل الحراري التفاضلي ¢ و طيف الأشعة تحت الحمراء للمسحوق المحضر تم اجرائها. توصيف المواد حيود الأشعة السينية ، المجهر الألكتروني الماسح ، طيف الأشعة تحت الحمراء و التحليل الطيفي للأشعة السينية 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 ، تم إجراء الأختبارات البيولوجية مثل التوافق الحيوي ٠ القابلية للتحلل الحيوي ، مضاد البكتيريا ، السمية الخلوية ، ونمو الخلايا تم اجراءها. النتائج التي تم الحصول عليها ، توضح أن التحليل الطيفي للأشعة السينية لعينات متدرجة وظيفيا تم تعزيزه من التراكيب الكيميائية للهيدروكسي ابتايت والزجاج الحيوي .أظهر المجهر الألكتروني الماسح أن جميع السقالات المحضرة لها بنية مسامية شديدة الترابط مع تدرجات مسامية محددة ، حوالي Jo 96,7332 8342 ,96 7912 لسقالات الهيدروكسي ابتايت ، الزجاج الحيوي و المادة المتدرجة وظيفيا على التوالي. اوضحت نتائج فحص طيف الأشعة تحت الحمراء أنه لم يلاحظ أي قمم جديدة او ازاحة لها. اظهرت مقاومة انضغاط جميع السقالات المحضرة من الهيدروكسيدابتايت ، الزجاج الحيوي 693-13 والمادة المتدرجة وظيفيا )2.6 ، 3،و 3.6 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 يومّا في محلول سائل جسم الانسان الاصطناعي (51317)عند 37 م5. 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 Enterobacter و aureus .5. أخيرًا ، نتائج التوافقية الأحيائية تم تحقيقها في المختبر المتضمنة السمية الخلوية باستخدام MTT ؛ أظهرت النتائج إفرارًا غير سام للخلايا من قبل السقالات ضد خط الخلايا المكونة اللعظم البشري SaOS2 أظهر زرع الخلايا قدرة جيدة للسقالات المسامية على تعزيز تكاثر الخلايا المكونة للعظم 52052 في داخل وعلى سطح السقالات المسامية المحضرة.

Bone tissue engineering offers an alternative approach for repairing bone defects caused by trauma, malignancies and congenital diseases. Scaffolds, which are one of the key factors for tissue engineering, should possess sufficient mechanical strength to provide structural support and a porous structure to guide new bone tissue in-growth. Moreover, the scaffolds should also possess good biocompatibility and osteointegration. In this study, the preparation of porous scaffolds from hydroxyapatite (HAp), 13-93 bioactive glass (BG), and functionally graded material (FGM) from both of them have been accomplished using the infiltration technique of polyurethane sponge. In addition, HAp powder and 13-93 BG have also been prepared by the sol- gel method. A slurry containing 60 wt. % of the prepared HAp, or 60 wt. % 13-93 BG powders and 3 wt.% polyethylene glycol as a binder were prepared by dispersing in distill water via stirring for one hour at room temperature to obtain the homogeneous slurry. Cubical samples of the polyurethane sponge with dimensions (10x10x10 mm3) were impregnated in the slurry. Also, FGM porous samples were fabricated firstly by immersing in HAp and secondly in BG slurry, after that was squeezing the PU sponge to extract excess slurry. The porous samples of HAp, BG, and FGM samples are sintered at 1300 0C, 7000 C, and 1000 o C, respectively. Particle size analyses, x-ray diffraction, differential thermal analysis, and fourier transform infrared for prepared powders have been done. Materials characterization of prepared porous scaffolds x-ray diffraction, scanning electron microscopy, fourier transform infrared, and energy dispersive x-ray spectroscopy have been presented. Physical properties such as density, porosity, and volumetric shrinkage have been measured. Mechanical properties such as compressive strength and elastic modulus have been determined. Furthermore, biological tests such as biocompatibility, biodegradable, antibacterial, cytotoxicity, and cell growth have also been achieved. The obtained results show that the EDX analysis of FG samples is promoted graded of chemical compositions for HAp and 13-93BG. SEM showed that all prepared scaffolds have a highly interconnected porous structure with specific porosity gradients, about 73±2 %, 83±2 %, and 79±2 % for HAp, BG, and FGM scaffolds, respectively. Fourier transform infrared results clearly show that there is no new peaks and manifestly peak shifting is observed. All prepared HAp, 13-93 BG, and FGM scaffolds exhibited a compressive strength (2.6, 3.1, and 3.6 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 simulated body fluid solution at 37 o C. For the biodegradable properties, it is found that the degradation rate was increased with increasing immersion period in SBF. Furthermore, the antibacterial test has shown good antibacterial efficiency against Enterobacter 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 showed a good ability of the porous scaffolds to promote the proliferation of Saos-2 osteoblast cells in the interior and of the surface 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