بررسي اثر عمليات حرارتي بر ميزان تبلور فاز كمبييت در شيشه زيست فعال 45S5

An investigation into the effect of heat treatment on the crystallization rate of the combeite phase in 45S5 bioactive glass

شيشه‌هاي زيست‌فعال دسته‌اي از موادزيستي هستند كه معمولا بر پايه تركيبات سيليكاتي آمورف مي‌باشند كه براي فعاليت‌هاي زيستي خاصي تهيه شده‌اند. در ميان شيشه‌هاي زيست فعال، شيشه 45S5 جز شيشه‌هايي است كه بيش از 20 سال مي‌باشد كه بصورت موفقيت آميز به عنوان جانشين استخوان به كار گرفته شده‌است. كمبييت يك فاز بلوري است كه در اثر عمليات حرارتي شيشه 45S5 متبلور مي‌شود. اين فاز زيست‌فعالي بالايي دارد، زمان و تبلور فاز هيدروكسي آپاتيت را تسريع مي‌بخشد. هدف پژوهش حاصل افزايش ميزان تبلور فاز كمبييت در اثر انجام ‌عمليات حرارتي بر روي شيشه 45S5 است. بدين منظور براي سنتز شيشه 45S5 با روش سل-ژل از پيش‌ماده‌هاي تترا اتيل اورتو سيليكات تري اتيل فسفات، نيترات سديم و كلسيم نيترات 4 آبه و حلال اسيد سيتريك Mm5 با نسبت پيش ماده به حلال 1:4 استفاده شد. سنتز در دماي 40، 5/2=pH و زمان hr5/3 انجام شد. از شيشه سنتز شده آناليزهاي XRD و FTIR گرفته شد. بر اساس نتايج گرفته شده، شيشه سنتز شده آمورف بود. طبق نتايج STA دماي جوانه‌زني شيشه 570 بود كه اين دما به عنوان دماي پيش عمليات حرارتي انتخاب شد و دماهاي 650، 700، 750 و 800 به عنوان دماهاي تبلور فاز كمبييت انتخاب شدند. شيشه مذكور يكبار با انجام عمليات حرارتي و بار ديگر بدون عمليات حرارتي در دماي جوانه زني در دماهاي انتخابي با سرعت گرمايش 10 و زمان نگهداري hr2 تحت عمليات حرارتي قرار گرفت. طبق نتايج حاصل از XRD در تمام نمونه ها فاز كمبييت تشكيل شده بود. بيشترين ميزان تبلور فاز كمبييت بر اساس نتايج XRD 91 درصد محاسبه شد و اين نمونه كه بيشترين ميزان تبلور كمبييت را داشت تحت بررسي‌هاي FTIR و SEM قرار گرفت.

Bioactive glass is a class of biomaterials that are usually based on amorphous silicate compounds that are formulated for specific biological activities. Among bioactive glass, 45S5 glass is one of the glasses that has been used successfully as a bone replacement for more than 20 years. Combeite is a crystalline phase that crystallizes due to heat treatment of 45S5 glass. This phase has a high bioactivity and accelerates the time and crystallization of the hydroxyapatite phase. The purpose of this study is to increase the crystallization rate of the Combeite phase due to heat treatment on 45S5 glass. For the synthesis of 45S5 glass by sol-gel method from tetraethyl orthosilicate, triethyl phosphate ، sodium nitrate, Calcium nitrite with 4 water and citric acid solvent with ratio of precursor to solvent 1: 4 were used. Synthesis was performed at 40 temperature and 2.5 pH in 3.5 hr. XRD and FTIR analyzes were taken from the synthesized glass. According to the results, the synthesized glass was amorphous. According to the STA results, the nucleation temperature (Tn) of the glass was 570, which was selected as the pre-heat treatment temperature, and 650, 700, 750, 800 were selected as the Combeite phase temperatures. ‌This glass was made once under heat treatment at Tn temperature and selected temperatures with heating rate of 10 and storage time of 2 hours and again without heat treatment. According to the results of XRD, the Combeite phase was formed in all samples. The highest rate of Combeite phase crystallization was calculated based on XRD results of 91% and this sample, which had the highest rate of Combeite crystallization, was subjected to FTIR and SEM studies.