تأثير ترسيب اللانثانيدات على السلوك الحيوي لمزروعات الفولاذ المقاوم للصدأ 316L
Effect of Lanthanides Deposition on the Biological Behavior of 316L Stainless-Steel Implants
- الباحث
- شيماء علاء ناصر
- المشرف
- رنا عفيف مجيد - حسين علاء جابر
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة المواد / هندسة المواد
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Lanthanides;316L stainless steel;Biological behavior;Implants
الملخص
انواع مختلفة من خليط مواد الطلاء للترسيب على المزروعة المعدنية التي تستخدم في المجال البيولوجي . يهدف هذا العمل إلى دراسة التحكم في تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ نوع L) 316( كمزروعة بايولوجية جراحية عن طريق تقنية الطلاء باستخدام الرش بالتيار المستمر لترسيب خليط من نيكل — تيتانيوم ، سماريوم/ نيكل - تيتانيوم ، جادولينيوم/ نيكل — تيتانيوم وسماريوم — جادولينيوم/ تيتانيوم . تم العمل الحالي في دراسات في المختبر وفي الجسم الحي .بعد تطبيق هذه الأنواع الأربعة المختلفة من الطلاءات ، تم التوصيف عن طريق حيود الأشعة السينية ، والمجهر الألكتروني الماسح الانبعاث الميداني ٠، الطاقة التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة والفحمص المجهري للقوة الذرية. فحص حيود الأشعة السينية أظهر مركبات معدنية تشكلت بين معادن الطلاء وتتضمن NisSm, ،NisTi ، عرذلظ و60 ، 60111 . فحص بالمجهر الألكتروني الماسح إشارة إلى طبيعة طبقة الطلاء المترسبة وكذلك تحليل نسبة العنصر بواسطة الطاقة التحليل الطيفي (31%C, 21.2%Sm, 16.2%Gd, 14%Mo, 11.7%Ti, 3.1%Fe, 2.9%Ni, 0%Cr, 0%Mn, ( ، بينما أعطى فحص المجهري للقوة الذرية ميزات التوزيع للطبقة المترسبة بواسطة صورة ثلاثية الأبعاد بالإضافة إلى العديد من العوامل المتعلقة بكثافة الدقائقها وتغطيتها وعددها مع خشونة السطح.حيث أظهرت بيانات APM انخفاضًا في خشونة السطح ل Ni-Ti و Leis Sm- Gd/ Ti زادت خشونة السطح Sm / Ni-Ti و Gd / Ni-Ti . يتضمن هذا القسم البحث لسلوك التآكل في محلول جسم الانسان عند الأس الهيدروجيني = 7 ودرجة الحرارة = 37 درجة مئوية لتقدير كفاءات الحماية التي حصلت على 69.85/ © 136.58 ، 478.38 و 99.02/ لطلاء نيكل — تيتانيوم ، سماريوم/ نيكل — تيتانيوم © جادولينيوم/ نيكل - تيتانيوم وسماريوم - جادولينيوم/ تيتانيوم على التوالي .هذه الطلاءات أظهرت الزيادة في الصلابة مقارنة بالعينة غير المطلية )187 (HV لتسجيل 366 HV ، 237 ، لطلاء نيكل — تيتانيوم ، سماريوم/ نيكل — تيتانيوم HV 240 و HV 235 ، HV جادولينيوم/ نيكل — تيتانيوم وسماريوم - جادولينيوم/ تيتانيوم على التوالى .اختبار قابلية البلل اعطى تباينًا في زاوية التلامس ، حيث كانت 90.0 درجة ، 75.416 درجة ، 78.729 درجة و 3 درجة لطلاء نيكل - تيتانيوم ، سماريوم/ نيكل - تيتانيوم ، جادولينيوم/ نيكل — تيتانيوم وسماريوم - جادولينيوم/ تيتانيوم على التوالي مقارنة ب 90.0 درجة للعينة غير العنقودية (-V) والمكورات العقدية (-V) لجميع الطلاءات المطبقة. الزراعة في الأرانب أعطى سلوكًا مختلفًا لكل طلاء ، حيث ظهر نخر مقطوع للألياف العضلية للعينة المطلية بنيكل — تيتانيوم ، والمظهر الطبيعي للشكل الأسطواني السيتوبلازم اليوزيني عالي الحمضة من ألياف العضلات نزيف محيط بؤري معتدل للعينة المطلية سماريوم/ نيكل - تيتانيوم ، كبسولة الليفية ، ألياف عضلية متدهورة ، عدد قليل من الأنسجة الميتة وخلايا التهابية قليلة للعينة المطلية بجادولينيوم/ نيكل - تيتانيوم ¢ وضمور عضلي بؤري خفيف يتميز بواسطه انحلال ونخر الألياف العضلية للعينة المطلية بسماريوم — جادولينيوم/ تيتانيوم . يمكن القول أن إضافة معادن السماريوم وجادولينيوم حسنت خصائص الطلاء للتطبيقات الحيوية.
Abstract
Different type of coating materials mixture to deposit on metallic implant that used in biological field. This work aims to study the corrosion control of SS 316 L, as a surgical implant by a coating technique using DC sputtering to deposit mixture of Ni-Ti, Sm/Ni-Ti, Gd/Ni-Ti and Sm-Gd/Ti. The work was done in vitro and in vivo studies. After applying these four different types of coatings, the characterization was done by X ray diffraction, field emission scanning electron microscopy and energy dispersive X ray spectroscopy and atomic force microscopy (AFM). The XRD showed important intermetallic compounds that formed among the metals of the coating included , , and intermetallic compound. FESEM indicated the nature of the deposited coating layer as well as the ratio of element by EDS analysis (31%C, 21.2%Sm, 16.2%Gd, 14%Mo, 11.7%Ti, 3.1%Fe, 2.9%Ni, 0%Cr,0%Mn), while AFM gave the distribution features of deposited layer by 3D image in addition to many factors related to the density of particles, coverage and their number with surface roughness. The AFM data showed decreased surface roughness for Ni-Ti and Sm-Gd/Ti while increased surface roughness Sm/Ni-Ti and Gd/Ni-Ti. This section includes investigating the corrosion behavior in a simulated body fluid at pH=7 and Temp.=37°C to estimate the protection efficiencies that obtained 69.85%, 36.58%, 78.38% and 99.02% for Ni-Ti, Sm/Ni-Ti, Gd/Ni-Ti and Sm-Gd/Ti coating, respectively. These coatings exhibit increasing in hardness compared with uncoated specimen (187 HV) to record 366 HV, 237 HV, 235 HV and 240 HV for Ni-Ti, Sm/Ni-Ti, Gd/Ni-Ti and Sm-Gd/Ti coating, respectively. The wettability test gave variation in the contact angle, where were 90.0°, 75.416°, 78.729° and 117.723° for Ni-Ti, Sm/Ni-Ti, Gd/Ni-Ti and Sm-Gd/Ti coating respectively compared with 90.0° for uncoated specimen. Antibacterial test gave no inhibition zone to bacteria growth, where staphylococcus (-ve) and streptococcus (-ve) for all applied coatings. The implantation in rabbits gave different behavior for each coating, where severing necrosis of myofibers was showed for Ni-Ti coated specimen, normal appearance of cylindrical shape highly eosinophilic cytoplasm of muscle fibers moderate focal perimysium hemorrhage for Sm/Ni-Ti coated specimen, fibrous capsule, degenerated myofibers, few necrotic tissue and little inflammatory cells for Gd/Ni-Ti coated specimen, and mild focal muscular dystrophy characterized by degeneration and necrosis of myofibers for Sm-Gd/Ti coated specimen. It can be noted that the addition of samarium and gadolinium metals enhanced the properties of coating for bioapplications.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.