سنتز و مشخصه يابي نانوذرات ويتلاكيت(Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) به روشهم‌رسوبي شيميايي

Synthesis and characterization of Whitlockite nanoparticles (Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) by chemical precipitation method

هدف از اين تحقيق، بررسي ويژگي هاي زيستي نانوپودر بلوري سنتز شده ويتلاكيت قبل و بعد از عمليات حرارتي در دماي ℃917 مي‌باشد. بدين منظور نانوپودر هاي ويتلاكيت به مدت 3، 7، 14 و 21 روز در داخل محلول شبيه سازي شدن بدن (SBF) قرارگرفته و تغييرات وزني وpH نمونه ها در حين غوطه وري در داخل محلول (SBF) مورد بررسي قرار گرفت. براي مشخصه يابي نمونه هاي قرار داده شده در داخل محلول (SBF) از آناليز هاي XRD، FT-IR و ICP استفاده شد. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان ميدهد، پس از گذشت 21 روز از غوطه وري نانوپودر هاي ويتلاكيت در داخل محلول شبيه سازي شده بدن (SBF)، بر روي سطح ويتلاكيت، فازهاي كلسيم منيزيوم فسفاتي و ويتلاكيت تشكيل مي‌شود. اين امر نشان دهنده زيست فعالي و زيست سازگاري مناسب نانوپودر هاي ويتلاكيت مي‌باشد. همچنين تغييرات pH هر دو نمونه نيز در محدوده pH زيستي طبيعي بدن انسان بود، كه نشانگر زيست سازگاري مناسب نمونه ها مي‌باشد. علاوه بر آن ميتوان گفت، به دليل رهايش پيوسته يون هاي (Mg2+)، Ca2+)) و (HPO42-) از نمونه هاي ويتلاكيت در داخل محلول شبيه سازي شده بدن(SBF)، استفاده از آن در ترميم عيوب استخواني باعث افزايش سرعت روند استخوان سازي مي‌شود.

Bone is a composite of collagen fibers reinforced with nano-sized inorganic Calcium Phosphate (Ca-P) bio ceramics components. Whitlockite (Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) is one of the Calcium orthophosphate bio ceramics, which can contain Mg2+ as a major component in its crystalline structure. Also, Its biocompatibility, functionality, stability under acidic pH, negative surface charge, osteo inductivity and osteo conductivity make it an ideal bone substitute as compared to other Ca-P bio ceramics. WH is difficult to synthesize, due to its poor thermodynamic stability and synthesis over a narrow pH, temperature and aging time range. For this reason, the synthesis of pure WH has remained a challenge even though it is the second most abundant inorganic in living bone. In this study, we developed synthesis of WH nano powder in a ternary (Ca(OH)2- Mg(OH)2- H3PO4) system based on chemical precipitation method. In addition, we designed and investigated the synthesis conditions like pH, temperature, precursors and aging time, that favor homogenous precipitation of synthetic WH. Besides, to investigated the effect of heat treatment on WH and formation any other secondary phase, the obtained optimum WH was heat treated at 780℃ and 917℃. The obtained solids were characterized using X-ray Diffraction (XRD), Fourier transform infared spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Static Timing Analysis (STA). The results of the analyzes indicate the successful synthesis of WH nano powder with a crystal grain size of 61nm and rhombohedral crystalline structure. Further, heat treatment causes the re-nucleation and reduces the size of WH nano particles to 25nm.