بررسي تاثير نانوذرات هيدروكسي آپاتيت و آلومينا بر رفتار چقرمگي شكست كامپوزيت‌هاي دنداني و استخواني پايه پليمري

Effects of alumina and hydroxyapatite nanoparticles on fracture toughness of PMMA based dental composite

استفاده از كامپوزيت‌هاي دنداني و استخواني پايه پليمري از جنس پلي متيل متا اكريلات به سبب سازگاري مناسب بيولوژيكي با بدن و استحكام نسبتا خوب، وزن كم و قيمت پايين در كاربردهاي بيومكانيكي و پزشكي به‌ عنوان پروتز و يا براي جايگزيني و ترميم استخوان ها و دندان‌هاي آسيب ديده كاربرد فراواني يافته است. يكي از نقاط ضعف اين مواد، چقرمگي شكست نسبتا كم و مقاومت پايين در برابر رشد ترك در مقايسه با ماده دنداني و استخواني مي‌باشد كه اين امر مي‌تواند نهايتا منجر به بروز و رشد ترك از محل فصل مشترك كامپوزيت – دندان و يا از داخل ماده كامپوزيت دنداني و پروتزهاي جايگزين يا ترميمي دنداني استخواني شود. استفاده از نانو موادي نظير هيدروكسي آپاتيت و آلومينا براي مقاوم سازي اين كامپوزيت‌هاي دنداني– استخواني گزينه مناسبي مي‌باشد. در اين پژوهش، اثر افزودن درصدهاي مختلفي از نانو ذرات هيدرواكسي آپاتيت و آلومينا بر مقدار چقرمگي شكست (مود I) ماده كامپوزيت پروتز دنداني پايه پليمري پلي متيل متا اكريلات (PMMA) با انجام آزمايش‌هاي شكست مورد بررسي قرار مي گيرد. نشان داده مي‌شود كه چقرمگي شكست ماده PMMA، با افزودن نانوذرات فوق تا حدودي باعث بهبود مقاومت در برابر رشد ترك مي‌شود. البته اثر نانو ذرات آلومينا در افزايش چقرمگي شكستPMMA  از هيدروكسي آپاتيت بيشتر مي‌باشد. بيشترين افزايش چقرمگي شكست مربوط به ماده كامپوزيت دنداني حاوي 10 درصد هيدروكسي آپاتيت و 6 درصد آلومينا است.

Polymethylmethacrylate (PMMA) based dental and bone composites are used frequently in biomedical applications as implants, bone cements, restorative materials and etc. This is mainly because of some characteristics of PMMA such as biocompatibility, good mechanical properties and its low cost. However, in comparison with bone and dentin, PMMA based dentures or implants have lesser fracture toughness (i.e. smaller crack growth resistance) which makes them very susceptible to brittle and sudden failures. The use of nano additive materials like hydroxyapatite and alumina as filler particles may probably increase the crack growth resistance of such composites. Hence in this research the effects of adding different weight percentages of these two nano particles are examined on mode I fracture toughness of PMMA based denture composites. The experimental fracture toughness results demonstrated that the fracture resistances of manufactured nano composites are increased in general relative to neat PMMA. The influence of alumina was more pronounced than the use of hydroxyapatite particle. The highest increase in fracture toughness was observed for composite containing 10% hydroxyapatite and 6% alumina.