اثر دوپانت های MgO، SrO و ZnO روی رفتار پلاریزاسیون الکتروترمال و خواص زیستی سرامیک های هیدروکسی آپاتیت در محیط مصنوعی

Influence of MgO, SrO, and ZnO Dopants on Electro-Thermal Polarization Behavior and In Vitro Biological Properties of Hydroxyapatite Ceramics

چکیده

هدف این پژوهش بررسی اثر عناصر افزودنی (Mg^۲+، Zn^۲+ و Sr^۲+) روی رفتار پلاریزاسیون (قطبی سازی) سرامیک های هیدروکسی آپاتیت [HAp, Ca_۱۰(PO_۴)_۶(OH)_۲] سینتر شده برای کاربردهای مهندسی پزشکی می باشد. جهت نیل به این هدف، پودر خالص تجاری HAp با دوپانت های MgO، SrO و ZnO در ترکیبات تکی، دوتایی و سه تایی دوپت شد. همه نمونه ها به مدت ۲ ساعت در ۱۲۰۰ °C سینتر شده و متعاقباً با به کارگیری یک میدان بیرونی (kV/cm 0/2) در C°۴۰۰ به صورت الکتروترمال پلاریزه شدند. مشخص گردید که افزودن ۱% وزنی MgO/ 1% وزنی SrO در HAp با جلوگیری از تجزیه فاز HAp در دمای بالا، بهترین حالت برای افزایش قابلیت پلاریزاسیون (بار ذخیره شده μC/cm^۲ ۱۹/۴ ~) HAp خالص (بار ذخیره شده μC/cm^۲ ۲۳/۲ ~)  می باشد.

افزون بر این، برهم کنش سلول- ماده در محیط مصنوعی (آزمایشگاهی) برای نمونه های HAp دوپت شده دوتایی پلاریزه شده (یک درصد وزنی MgO + یک درصد وزنی SrO در HAp) با کشت میکروب با سلول های جنین انسانی به مدت حداکثر ۷ روز مورد مطالعه قرار گرفت تا اهمیت دوپانت ها روی HAp قطبیده شده برای کاربردهای پیوند استخوانی مشخص گردد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از مورفولوژی سلول نشان داد که در مقایسه با سطوح HAp غیردوپت شده، خواص سطحی و خواص شیمیایی دوپانت ها منجر به چسبندگی بهتر سلولی و تشکیل ماتریکس برون سلولی روی سطوح باردار شده با بار منفی از نمونه های HAp دوپت شده دوتایی می گردد. نتایج آزمایشات MMT بعد از ۷ روز، بیشترین تکثیر سلولی را روی سطوح باردارشده با بارمنفی از نمونه های HAp دوپت شده دوتایی نشان داد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The objective of this work was to investigate the influence of trace element (Mg^۲۱, Zn^۲۱, and Sr^۲۱) doping on polarization behavior of sintered hydroxyapatite [HAp, Ca_۱۰(PO_۴)_۶(OH)_۲] pertinent to biomedical applications. For this purpose, commercially procured phase pure HAp powder was doped with MgO, SrO, and ZnO dopants in different single, binary, and ternary compositions. All samples were sintered at 12001C for 2 h and subsequently electrothermally polarized via application of an external dc field (2.0 kV/ cm) at 4001C. Combined addition of 1 wt% MgO/1 wt% SrO in HAp was found to be the most beneficial in enhancing the polarizability (stored charge B4.19 lC/cm^۲) of pure HAp (stored charge B2.23 lC/cm^۲) by inhibiting high-temperature HAp phase decomposition.

Furthermore, in vitro bone cell–material interaction has been studied for polarized binary doped (1 wt% MgO11 wt% SrO in HAp) HAp samples by culturing with human fetal osteoblast cells for a maximum of 7 days to establish the significance of dopants on polarized HAp for bone graft applications. Scanning electron microscope images of cell morphology revealed that favorable surface properties and dopants chemistry led to good cellular adherence and extracellular matrix formation on negatively charged surfaces of binary doped HAp samples in comparison with undoped HAp surfaces. MTT assay results at 7 days showed the highest cell proliferation on negatively charged surfaces of binary doped HAp samples.