رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

رسوب فسفات آهك متبلور بر روی الیاف آلجینات كلسیم در سیال شبیه سازی شده

چكیده

الیاف آلجینات كلسیم با قطر متوسط 5 میكرو بواسطه اكسترود محلول آبی آلجینات سدیم از نازل‌هایی با قطر 1/0 میلی‌متر به درون محلول آبی كلرید كلسیم و سپس از طریق محلول متانول كلرید كلسیم تولید شد. نسبت واحدهای D-mannuronate (M) به L- gluronate (G) در آلجینات كلسیم در محدوده 7/0 تا 2 بوده است. (الیاف به درون محلول هیدروكسید كلسیم اشباع شده به مدت 5 روز خیسانده شدند و سپس به درون یك سیال یا مایع بدن شبیه سازی شده (SBF) با غلظت یونی نزدیك به پلاسمای خون بدن انسان خیسانده شدند. ( الیاف با نسبت 2M/G دارای فسفات، آهك رسوب شده‌ای بر روی سطح خود، زمان خیس خوردن 7 روز در SBF بودند. دما الیاف با نسبت‌های 7/0 و 5/1 برای M/G این رسوب را نداشتند. توانایی بالای تشكیل رسوب فسفات آهك الیاف مربوط به آزاد سازی بیشتر یون‌های كلسیم از الیاف است و ایجاد و تشكیل تعداد بیشتری گروه‌های كربوكسیل آزاد برای تشكیل فسفات آهك موثر بوده و شتاب بیشتر تشكیل فسفات آهك بواسطه افزایش فعالیت یونی محصول فسفات آهك در SBF تحصیل می‌شود.

كلمات كلیدی: فسفات آهك متبلور- الیاف آلجینات كلسیم – گروه‌های كربوكسیل- فرآیند شبیه سازی (تقلید) زیستی جریان شبیه سازی شده بدن

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

1- مقدمه

تعدادی از سرامیك‌ها نظیر بیو شیشه (Biogalss)، فسفات آهك متبلور شده رسوبی و شیشه – سرامیك A-W پیوند زده شده در رفع نواقص استخوانی، یك لایه فسفات آهك شبیه استخوان بر روی سطوح خود، در داخل بدن موجود زنده، را بوجود آورده و پیوند محكمی را با استخوان‌های مجارو بواسطه لایه فسفاتی خود ایجاده ‌كرده‌‌اند. این سرامیك‌های بیو فعال نامیده می‌شوند و در مصارف پزشكی و مواد پیوند دهنده استخوانی بعنوان مهمی بشمار می‌آیند (1). هر چند این سرامیك‌ها دارای سختی شكست ضعیف‌تری در مقایسه با استخوان انسان می‌باشند. اخیراً فلزهایی نظیر تیتانیوم و تانتالوم و آلیاژهای آنها تشكیل لایه‌ای از فسفات شبیه استخوان را بر روی سطوح خود به نمایش گذاشتند و بدین طریق در صورتی كه قبلا در معرض عملیات حرارتی و آلكالی (قلیائی) قرار گرفته باشند قادر پیوند زده شدن با استخوان مجاور گردیدند. این فلزات در پزشكی به عنوان جانشین استخوان تحت شرایط اعمال بار برشی استفاده می‌شوند چرا كه دارای سختی شكست بالاتری می‌باشند. همچنین آنها در مقایسه با استخوان انسان دارای مدول الاستیك بسیار بالایی می‌باشند.

استخوان طبیعی یك كامپوزیت است كه در آن مواد معدنی استخوانی نانوئی بر روی الیاف كلاژن اندامی (آلی) رسوب كرده‌اند و یك ساختمان سه بعدی را تشكیل داده‌اند. انتظار می‌رود كه كامپوزیت بتواند بواسطه فرآیند تقلید زیستی (شبیه سازی) كه در آن الیاف اندامی مصنوعی به صورت ساختمان سه بعدی همچون الیاف كلاژن درون استخوان طبیعی درآمده‌اند، تهیه شود و با گروه‌های عامل برای تشكیل فسفات آهك بر روی سطوحشان اصلاح شود و درون جریان شبیه سازی شده بدن (SBF) با غلظت یونی شبیه و مساوی با خون بدن انسان خیسانده شود.

Tanahashi و همكارانش اولین تلاش‌ها را برای ساختن چنین كامپوزیتی بواسطه فرایند تقلید زیستی در سال 1994 انجام دادند (4)، آنها قصد تولید گروه‌های si-oH برای تشكیل فسفات آهك بر روی سطوح پلیمرهای آلی بواسطه در معرض قرار دادن آنها با ذرات شیشه با پایه caosio2 در SBF را داشتند. اخیراً oyane و همكارانش موفق به انجام رسوب یكنواخت فسفات آهك شبیه استخوان نانویی بر روی سطح الیاف كوپلیمر اتیلن – وینیل الكل (EVOH) NV  در SBF بواسطه اصلاح سطح الیاف EVOH با عامل اتصال دهنده سیلان و سیلیكات كلسیم و یا تیتانیا از نوع آناتاز شدند (5و6).

ما نشان دادیم كه ژل‌های پلیمری آلی حاوی گروه‌های كربوكسیل نیز فسفات آهكی شبیه استخوان را بر روی سطوح خویش و SBF رسوب می‌دهد اگر مثلا با محلول آبی هیدروكسید كلسیم عمل داده شده باشند. اسید آلمنیك عموماً متشكل از زیر واحدهای (زیرگروه‌های) (G) L-gluronate و (M) D-manouranate است كه هر دو حاوی گروه‌های كربوكسیل هستند (شكل 1). در این مطالعه الیاف آلجینات كلسیم با نسبت‌های متفاوت M/G آماده تولید شدند و توانایی تشكیل رسوب آنها در SBF مورد آزمایش قرار گرفت تا شرایط اساسی و پایه‌ای برای به دست آوردن كامپوزیت‌های لیفی پلیمری آلی نانوفسفات با ساختمان مشابه با استخوان طبیعی، آشكار شود.

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

2- تجربیات

1-2. آماده سازی الیاف آلجینات كلسیم

آلجینات سیدم (4/0 گرم) با نسبت‌های M/G از رنج 7/0 تا 2 (شركت صنایع شیمیایی kimisu) درون 80 میلی‌لیتر آب مقطر درون بطری پلی استری حل شد و به مدت یك روز نگه داشته شد. 15 گرم از كلرید كلسیم cacl2 (كیوتو Nacl ai Tesque) درون 500 میلی‌لیتر آب مقطر برای به دست آوردن محلول آبی 3% كلرید كلسیم حل شد. سیصد میلی‌لیتر از محلول آبی كلرید كلسیم با حجم مساوی از متانول (شركت صنایع شیمیایی wako pure) مخلوط شد. سپس محلول‌های آبی (متانول /آلجینات سدیم) (1/1) تیه شده به دورن 500 میلی‌لیتر از محلول آبی كلرید كلسیم از طریق نازل 50 سوراخه با قطر 1/0 میلیمتر تحت فشار 3/9 NIcm^-2 الكترود شدند و سپس با عبور از دو غلطك چرخان به ترتیب با سرعت های 10m-min^-1 و m-min^-14/12 (شكل 2) ریسیده شدند. الیاف درون محلول cacl2 (كلرید كلسیم) 1% نگه داشته شدند.

2-2. عملیات با محلول هیدروكسید كلسیم ca(oH)₂

الیاف با استفاده از تیغه استیل برش زده شدند و به صورت دسته‌هایی با ابعاد mm³ 1×10×20 در آمدند و با آب مقطر شسته شدند. یك گرم از هیدروكسید كلسیم ca(oH)₂ (شركت صنایع شیمیایی wako pure، اوزاكا) درون 300 میلی‌لیتر آب مقطر درون بطری پلی‌استر حل شد و بمدت یك ساعت در دمای اتاق تكان داده شدند سپس به مدت بیش از یك ساعت تحت گاز نیتروژن نگه داشته شدند. لایه شفافی از محلول از طریق فیلتر (شركت MLLEX –HV Millipore) با سایز سوراح 45/0 میكرو عبور داده شد. دسته‌های لیف آلجینات به درون محلول آبی اشباع شده هیدروكسید كلسیم ca(oH)₂ غوطه‌ور شدند و تحت گاز نیتروژن به مدت 5 روز نگه داشته شدند.

3-2. خیساندن در SBF

دسته‌های الیاف آلجینات با محلول آبی اشباع هیدروكسید كلسیم به درون 40 میلی‌لیتر جریان بدن شبیه سازی شده (SBF) با غلظت یونی تقریباً مساوی با پلاسما خون بدن اسنان (جدول 1) در 7/4=PH و دمای 5/36 درجه سانتی‌گراد خیسانده شدند(9). بعد از دوره‌های زمان مختلف الیاف بیرون آمده از SBF، درون 40 میلی‌لیتر آب مقطر برای یك روز نگه داشته شدند،‌ سپس در دمای اتاق شسته و خشك شدند.

4-2. آنالیز الیاف و SBF

ساختمان الیاف آلجینات كلسیم با استفاده از استروسكوپی انعكاسی باریك شده واترفر تبدیل فوریه آنالیز و تجزیه و تحلیل شد. (شركت ابزار آزمایشگاهی WI, maclison, FT-IR ATR, magan 860 آمریكا) زاویه برخورد 45  درجه سلیند روی به عنوان عنصر انعكاسی داخلی استفاده شد.

ساختار سطحی الیاف آلجینات كلسیم بعد از خیساندن در SBF با استفاده از تفرق سنج اشعه ایكس لایه نازك (توكیو شركت TF-XPR, RINT2200, Rigaku) و میكروسكوپ الكترونی پیمانشی (SEM)، (توكیو،‌ شركت EDX, EMAX- 7000 , Horiba) آنالیز شد.

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

3- نتایج:

1-3. ساختار الیاف

برای تمام نسبت‌های M/G آزمایش شده‌، الیاف آلجینات بلند یكنواخت با قطر متوسط 5 میكرومتر تهیه شد.

شكل 3- نشان دهنده طیف FT-IR ATR الیاف جدیداً تهیه شده با نسبت‌های M/G متفاوت است.

شكل 1: شماتیك ظاهری ژل آلجینات كلسیم

دو پیك جذب نوك تیز نیز به ترتیب مربوط به ارتعاش كششی نامتقارن و متقارن یون كربوكسیدات نسبت داده می‌شود. این موضوع بیانگر این حقیقت است كه تمام الیاف آلجینات حاوی مقدار قاب توجهی از یون‌های كربوكسلات می‌باشند.

2-3. فسفات آهك بر روی الیاف

اشكال 4 تا 6 نشان دهنده نقشه (طیف) TF-XRD سطوح الیاف آلجینات را با نرخ‌های M/G متفاوت بعد از عمل داده شدن با محلول هیدروكسید كلسیم ca(oH)₂  اشباع شده و خیساندن در SBF برای دوره‌های زمانی مختلف نشان می‌دهد.

الیاف آلجینات كلسیم با نرخ‌های M/G، 15 تا 2 پیك‌های كوچكی در طیف دادند كه به ترتیب مربوط به كلمیت و فسفات آهك بعد از خیساندن در SBF بمدت 7 روز می‌شود، این در حالی است كه هیچگونه پیكی (قله‌ای) برای الیاف با نرخ M/G 7/0 حتی بعداز خیساندن در SBF به مدت 7 روز مشاهده نمی‌شود. اشكال 7تا9 نشان دهنده عكس‌العمل‌های SEM سطوح الیاف آلجینات كلسیم با نرخ‌های متفاوت M/G بعد از عمل دادن با محلول اشباع هیدروكسید كلسیم و سپس خیساندن در SBF به مدت طولانی می‌باشد. آنالیزهای EOX سطوح الیاف آلجینات كلسیم وجود كلسیم و فسفر را بر روی الیاف با نرخ‌های M/G 5/1 و 2 بعد از خیساندن در SBF به مدت 7 روز نشان داد.

3-3. غلظت عنصر SBF

شكل 10 نشان دهنده تغییرات زمانی مقادیر فسفر و كلسیم SBF در حین خیساندن الیاف آلجینات كلسیم با نرخ‌های متفاوت M/G است كه قبلاً با محلول آبی اشباع شده هیدروكسید كلسیم عمل داده شده بودند. تمام الیاف درمرحله اول افزایش غلظت كلسیم را نشان دادند اما الیاف با نسبت‌های M/G 5/1 و 2 كاهش یافت،‌ اما برای الیاف با نسبت M/G 7/0 تغییر نكرد. بزرگی كاهش در غلظت فسفر برای الیاف دارای نسبت‌های M/G بالاتر، نیز بزرگتر بود.

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

4- بحث

نتایج ما نشان می‌دهد كه الیاف آلجینات كلسیم با نسبت M/G 2،‌ بر روی سطوح خویش فسفات آهك راتولید می‌كنند،‌ اما الیاف با نسبت‌های M/G 5/1، كلیست (سنگ آهك بلوری) را با مقدار كمی فسفات آهك و یا فسفات آمورف بر روی سطوح خویش تولید می‌كنند و الیاف با نسبت M/G 7/0، هیچ‌گونه فسفات آهكی را بر روی سطح خویش در SBF  تولید نمی‌كنند. تشكیل لكست بر روی سطح الیاف با نسبت M/G 5/1، ممكن است به یون‌های كلسیم واكنش‌ داده با گاز كربنات در هوا نسبت داه می‌شود كه دلیل ناكافی بودن شستشوی الیاف، بر روی سطوح آنها باقی مانده است.

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی

5- خلاصه

الیاف آلجینات كلسیم با قطر متوسط 5 میكرومتر بواسطه الكترود محلول‌های آبی آلومینات سدیم به درون محلول آبی كلرید كلسیم سدیم و عمل دادن با محلول آبی اشباع شده هیدروكسید كلسیم تهیه شد. الیاف تهیه شده دارای فسفات آهك رسوب شده بر روی سطوح خویش در ظرف مخصوص خیسانده شدن در SBF و با نسبت M/G 2 بودند. یون‌های كلسیم بیشتری به درون SBF و از الیاف با نسبت‌های M/G بالاتر آزاد شد و الیاف گروه‌های كربوكسیل بیشتری بر روی سطوحشان ساختند. این گروه‌های كربوكسیل برای تشكیل فسفات آهك و شتاب تشكل و رشد فسفات آهك بواسطه افزایش فعالیت یونی محصول فسفات آهك در SBF، موثر هستند.

رسوب فسفات آهك متبلور الیاف آلجینات كلسیم سیال شبیه سازی