Title of article :
Comparison of Purity and Properties of Hydroxyl Carbonate Apatite Extracted from Natural Thigh Bone by Different Physiochemical Methods
Author/Authors :
Kalantar, M Faculty of Mining and Metallurgy - Yazd University, Yazd, Iran , Fazel, A. Y. A Yazd Science and Technology Park (YSTP), Yazd, Iran
Abstract :
New approaches to extracting natural hydroxyl carbonate apatite from bio waste of bovine bones
cortical femur have been developed. To extract pure and natural bio ceramics, three different
treatments have been applied: (1)-Calcination heat treatment at temperature of 700 °C, (2)-Alkaline
hydrothermal at temperature of 275 °C and (3)- Pressurized low polarity water hydrothermal at
temperature of 250 °C. Raw bovine bone and obtained apatite have been characterized by Fouriertransform
infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction, differential thermal analysis (DTA),
thermogravimetric analysis (TGA), fluorescent microscopy and scanning electron microscopy (SEM).
Under heat treatment process, mainly all the organic component such as collagen was removed at
temperature of 600 °C and a hydroxyl carbonate apatite was obtained. The presence of carbonate
groups led to increasing the biocompatibility and will be preferable for orthopedic and medical usages.
The degree of crystallization of powders is increased by increasing of temperature from 250°C for
pressurized low polarity water processing to 600°C for calcinations treatment. Growth behavior and
adhesion of cultured umbilical cord mesenchymal stem cells on the surface of 2-D hydroxyapatite
scaffolds derived by these three different methods have been investigated. The results show that the
stem cells could survive and attach on surface of derived carbonated hydroxyapatite scaffolds by
calcinations.
Farsi abstract :
خانواده تركيبات بر پايه آپاتيت داراي قابليت هاي متعددي همچون زيست سازگاري، زيست فعالي، استخوان سازي، سمي نبودن و همچنين ايجاد خاصيت غير تدافعي در بدن مي باشند بطوريكه باعث شده است اين ماده به عنوان يك بيوسراميك در كاربردهاي مختلف اورتوپدي و جراحي پيوند استخوان به عنوان جايگزين، ترميم كننده و انواع اتصالات به طور گسترده اي مورد استفاده قرار گيرد. استخوان طبيعي موجودات زنده يكي از منابع مهم و در دسترس بوده كه مي تواند براي توليد انواع تركيبات آپاتيت مورد استفاده قرار گيرد. در اين كار تحقيقاتي، هيدروكسي كربنات آپاتيت كربناته طبيعي از استخوان زائد گاو از سه فرآيند متفاوت عمليات حرارتي كلسينه (در دماي °C 700)، تجزيه هيدروترمال قليايي (°C 275) و تجزيه هيدروترمال آبي (°C 250) استخراج شده است. نمونه هايي از پودر خام استخوان مورد آناليز حرارتي افتراقي (DTA) و آناليز حرارتي وزني (TG) قرار گرفته است. پودر بدست آمده از فرآيند هاي فوق مورد شناسايي توسط آناليز طيف سنجي مادون قرمز (FTIR)، پراش اشعه ايكس (XRD) و مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) قرار گرفته است. براي ارزيابي زيست فعالي پودر بدست آمده آزمايشات كشت سلولي در محيط محلول شبيه سازي شده بدن انجام گرفت. نتايج بدست آمده همگي دلالت بر قابليت خوب حذف تركيبات آلي از جمله كٌلاژن هاي در درون استخوان گاو و توليد هيدروكسي كربنات آپاتيت طبيعي ميكرو و نانو ساختار با بازدهي تا 60% از سه روش فوق بخصوص روش هيدروترمال آبي دارند. با انجام عمليات حرارتي كلسيناسيون عموماً تمام تركيبات آلي تا دماي°C 600 از ساختار خارج شده و گروه كربنات در ساختار كريستالي در كنار يون (OH-) باقي مي ماند. با افزايش دما در بالاتر از °C 900 گروه كربنات به طور كامل از ساختار خارج گرديده و هيدروكسي آپاتيت خالص كريستالي حاصل مي شود. نتايج كشت سلولي نشان دهنده قابليت بالاتر زيست فعالي براي آپاتيت كربناته نسبت به هيدروكسي آپاتيت از لحاظ بيولوژيكي براي كاربردهاي اورتوپدي و بيوسراميكي مي باشد بطوريكه فيلم رسوبي چسبنده و پايدار بر روي داربست هيدرو آپاتيت كربناته شكل مي گيرد.
Keywords :
Hydroxyl Carbonate Apatite , Bovine bone , Calcinations , Alkaline and pressurized low polarity water hydrothermal
Journal title :
Astroparticle Physics