سنتز و بررسي خواص نانوكامپوزيت هيدروكسي آپاتيت-تيتانات منيزيم

Synthesis and characterization of Hydroxyapatite-Magnesium Titanate nanocomposite

هيدروكسي آپاتيت (HAP) يكي از سراميك‌هاي زيست سازگار معروف در بخش پزشكي مي باشد. يكي از كاربردهاي هيدروكسي آپاتيت به عنوان داربست‌هاي استخواني مي باشد، اما ازانجاييكه عموما در مواضع تحت بار داراي ضعف خواص مي باشد از افزودني‌هايي نظير اكسيد منيزيم و دي‌اكسيد تيتانيم جهت بهبود خواص مكانيكي آن استفاده شده است. هدف از انجام اين پژوهش بررسي تاثير افزودني‌ دي اكسيد تيتانيم و اكسيد منيزيم به منظور تشكيل فاز بين فازي تيتانات منيزيم (MgTiO3) و سنتز نانوكامپوزيت هاي هيدروكسي آپاتيت-تيتانات منيزيم (HMT) به روش درجا مي باشد. ابتدا نانوذرات هيدروكسي آپاتيت به روش سل ژل سنتز شدند و دماي كلسيناسيون بهينه انتخاب، سپس نمونه هاي نانوكامپوزيتي هيدروكسي آپاتيت-تيتانات منيزيم به روش درجا سنتز و در دماي ۷۰۰ درجه ‌سانتي‌گراد كلسينه شدند. به منظور بررسي خواص ساختاري و ميكروساختاري نانوكامپوزيت هاي سنتز شده از آناليز حرارتي همزمان ‌(STA)، آزمون پراش پرتو ايكس (XRD)، آزمون طيف سنجي مادون قرمز (FTIR) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (FESEM) مجهز به طيف سنج تفكيك انرژي (EDS) استفاده شد. نتايج حاصل بيانگر سنتز نانوذرات كامپوزيتي داراي فاز هاي اصلي HAP و MgTiO3 به همراه فازهاي ثانويه دي اكسيد تيتانيم و اكسيد منيزيم مي باشد. فازهاي MgTiO3 و فازهاي ثانويه به طور يكنواخت در كنار فاز HAP پراكنده شده است. انتظار مي رود كه تشكيل فاز MgTiO3 در كامپوزيت در بهبود خواص مكانيكي هيدروكسي آپاتيت موثر باشد و همچنين حضور اين فاز و فازهاي ثانويه مي‌تواند خواص زيست فعالي و زيست سازگاري هيدروكسي آپاتيت خالص را بهبود ببخشد.

Hydroxyapatite (HAP) is one of the most well-known biocompatible ceramics in the biomedical field. One of the applications of HAP is as bone scaffolds, but since it generally has weak mechanical properties, additives such as magnesium oxide and titanium dioxide have been used to improve its mechanical properties. The aim of this study is to investigate the effect of titanium dioxide and magnesium oxide additives on the formation of the magnesium titanate (MgTiO3) interphase and the synthesis of hydroxyapatite-magnesium titanate (HMT) nanocomposites by in situ method. First, HAP nanoparticles were synthesized by the sol-gel method, and the optimum calcination temperature was investigated. Then the HMT nanocomposite powders were synthesized via in situ synthesis and were calcined at 700˚C. For structural and microstructural analysis Simultaneous Thermal Analysis (STA), X-ray diffraction (XRD), FTIR (Fourier transform infrared), Field Emission Scanning Microscopy (FESEM), and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used. The results indicated the synthesis of composite nanoparticles with the main phases of HAP and MgTiO3 and the secondary phases of titanium dioxide and magnesium oxide. MgTiO3 and secondary phases were distributed homogenously along with the HAP phase. The formation of the MgTiO3 phase in the composite is expected to improve HAP s mechanical properties. Also, the presence of MgTiO3 and secondary phases can improve the bioactivity and biocompatibility of pure HAP.