رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات

رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

رسوب فسفات آهک متبلور بر روی الیاف آلجینات کلسیم در سیال شبیه سازی شده

چکیده

الیاف آلجینات کلسیم با قطر متوسط ۵ میکرو بواسطه اکسترود محلول آبی آلجینات سدیم از نازل‌هایی با قطر ۱/۰ میلی‌متر به درون محلول آبی کلرید کلسیم و سپس از طریق محلول متانول کلرید کلسیم تولید شد. نسبت واحدهای D-mannuronate (M) به L- gluronate (G) در آلجینات کلسیم در محدوده ۷/۰ تا ۲ بوده است. (الیاف به درون محلول هیدروکسید کلسیم اشباع شده به مدت ۵ روز خیسانده شدند و سپس به درون یک سیال یا مایع بدن شبیه سازی شده (SBF) با غلظت یونی نزدیک به پلاسمای خون بدن انسان خیسانده شدند. ( الیاف با نسبت ۲M/G دارای فسفات، آهک رسوب شده‌ای بر روی سطح خود، زمان خیس خوردن ۷ روز در SBF بودند. دما الیاف با نسبت‌های ۷/۰ و ۵/۱ برای M/G این رسوب را نداشتند. توانایی بالای تشکیل رسوب فسفات آهک الیاف مربوط به آزاد سازی بیشتر یون‌های کلسیم از الیاف است و ایجاد و تشکیل تعداد بیشتری گروه‌های کربوکسیل آزاد برای تشکیل فسفات آهک موثر بوده و شتاب بیشتر تشکیل فسفات آهک بواسطه افزایش فعالیت یونی محصول فسفات آهک در SBF تحصیل می‌شود.

کلمات کلیدی: فسفات آهک متبلور- الیاف آلجینات کلسیم – گروه‌های کربوکسیل- فرآیند شبیه سازی (تقلید) زیستی جریان شبیه سازی شده بدن

رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات

۱- مقدمه

تعدادی از سرامیک‌ها نظیر بیو شیشه (Biogalss)، فسفات آهک متبلور شده رسوبی و شیشه – سرامیک A-W پیوند زده شده در رفع نواقص استخوانی، یک لایه فسفات آهک شبیه استخوان بر روی سطوح خود، در داخل بدن موجود زنده، را بوجود آورده و پیوند محکمی را با استخوان‌های مجارو بواسطه لایه فسفاتی خود ایجاده ‌کرده‌‌اند. این سرامیک‌های بیو فعال نامیده می‌شوند و در مصارف پزشکی و مواد پیوند دهنده استخوانی بعنوان مهمی بشمار می‌آیند (۱). هر چند این سرامیک‌ها دارای سختی شکست ضعیف‌تری در مقایسه با استخوان انسان می‌باشند. اخیراً فلزهایی نظیر تیتانیوم و تانتالوم و آلیاژهای آنها تشکیل لایه‌ای از فسفات شبیه استخوان را بر روی سطوح خود به نمایش گذاشتند و بدین طریق در صورتی که قبلا در معرض عملیات حرارتی و آلکالی (قلیائی) قرار گرفته باشند قادر پیوند زده شدن با استخوان مجاور گردیدند. این فلزات در پزشکی به عنوان جانشین استخوان تحت شرایط اعمال بار برشی استفاده می‌شوند چرا که دارای سختی شکست بالاتری می‌باشند. همچنین آنها در مقایسه با استخوان انسان دارای مدول الاستیک بسیار بالایی می‌باشند.

استخوان طبیعی یک کامپوزیت است که در آن مواد معدنی استخوانی نانوئی بر روی الیاف کلاژن اندامی (آلی) رسوب کرده‌اند و یک ساختمان سه بعدی را تشکیل داده‌اند. انتظار می‌رود که کامپوزیت بتواند بواسطه فرآیند تقلید زیستی (شبیه سازی) که در آن الیاف اندامی مصنوعی به صورت ساختمان سه بعدی همچون الیاف کلاژن درون استخوان طبیعی درآمده‌اند، تهیه شود و با گروه‌های عامل برای تشکیل فسفات آهک 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.

…

رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات

۲- تجربیات

۱-۲٫ آماده سازی الیاف آلجینات کلسیم

آلجینات سیدم (۴/۰ گرم) با نسبت‌های M/G از رنج ۷/۰ تا ۲ (شرکت صنایع شیمیایی kimisu) درون ۸۰ میلی‌لیتر آب مقطر درون بطری پلی استری حل شد و به مدت یک روز نگه داشته شد. ۱۵ گرم از کلرید کلسیم cacl2 (کیوتو Nacl ai Tesque) درون ۵۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر برای به دست آوردن محلول آبی ۳% کلرید کلسیم حل شد. سیصد میلی‌لیتر از محلول آبی کلرید کلسیم با حجم مساوی از متانول (شرکت صنایع شیمیایی wako pure) مخلوط شد. سپس محلول‌های آبی (متانول /آلجینات سدیم) (۱/۱) تیه شده به دورن ۵۰۰ میلی‌لیتر از محلول آبی کلرید کلسیم از طریق نازل ۵۰ سوراخه با قطر ۱/۰ میلیمتر تحت فشار ۳/۹ NIcm^-2 الکترود شدند و سپس با عبور از دو غلطک چرخان به ترتیب با سرعت های ۱۰m-min^-1 و m-min^-14/12 (شکل ۲) ریسیده شدند. الیاف درون محلول cacl2 (کلرید کلسیم) ۱% نگه داشته شدند.

۲-۲٫ عملیات با محلول هیدروکسید کلسیم ca(oH)₂

الیاف با استفاده از تیغه استیل برش زده شدند و به صورت دسته‌هایی با ابعاد mm³ 1×۱۰×۲۰ در آمدند و با آب مقطر شسته شدند. یک گرم از هیدروکسید کلسیم ca(oH)₂ (شرکت صنایع شیمیایی wako pure، اوزاکا) درون ۳۰۰ میلی‌لیتر آب مقطر درون بطری پلی‌استر حل شد و بمدت یک ساعت در دمای اتاق تکان داده شدند سپس به مدت بیش از یک ساعت تحت گاز نیتروژن نگه داشته شدند. لایه شفافی از محلول از طریق فیلتر (شرکت MLLEX –HV Millipore) با سایز سوراح ۴۵/۰ میکرو عبور داده شد. دسته‌های لیف آلجینات به درون محلول آبی اشباع شده هیدروکسید کلسیم ca(oH)₂ غوطه‌ور شدند و تحت گاز نیتروژن به مدت ۵ روز نگه داشته شدند.

۳-۲٫ خیساندن در SBF

دسته‌های الیاف آلجینات با محلول آبی اشباع هیدروکسید کلسیم به درون ۴۰ میلی‌لیتر جریان بدن شبیه سازی شده (SBF) با غلظت یونی تقریباً مساوی با پلاسما خون بدن اسنان (جدول ۱) در ۷/۴=PH و دمای ۵/۳۶ درجه سانتی‌گراد خیسانده شدند(۹). بعد از دوره‌های زمان مختلف الیاف بیرون آمده از SBF، درون ۴۰ میلی‌لیتر آب مقطر برای یک روز نگه داشته شدند،‌ سپس در دمای اتاق شسته و خشک شدند.

۴-۲٫ آنالیز الیاف و SBF

ساختمان الیاف آلجینات کلسیم با استفاده از استروسکوپی انعکاسی باریک شده واترفر تبدیل فوریه آنالیز و تجزیه و تحلیل شد. (شرکت ابزار آزمایشگاهی WI, maclison, FT-IR ATR, magan 860 آمریکا) زاویه برخورد ۴۵  درجه سلیند روی به عنوان عنصر انعکاسی داخلی استفاده شد.

ساختار سطحی الیاف آلجینات کلسیم بعد از خیساندن در SBF با استفاده از تفرق سنج اشعه ایکس لایه نازک (توکیو شرکت TF-XPR, RINT2200, Rigaku) و میکروسکوپ الکترونی پیمانشی (SEM)، (توکیو،‌ شرکت EDX, EMAX- 7000 , Horiba) آنالیز شد.

رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات

۳- نتایج:

۱-۳٫ ساختار الیاف

برای تمام نسبت‌های M/G آزمایش شده‌، الیاف آلجینات بلند یکنواخت با قطر متوسط ۵ میکرومتر تهیه شد.

شکل ۳- نشان دهنده طیف FT-IR ATR الیاف جدیداً تهیه شده با نسبت‌های M/G متفاوت است.

شکل ۱: شماتیک ظاهری ژل آلجینات کلسیم

دو پیک جذب نوک تیز نیز به ترتیب مربوط به ارتعاش کششی نامتقارن و متقارن یون کربوکسیدات نسبت داده می‌شود. این موضوع بیانگر این حقیقت است که تمام الیاف آلجینات حاوی مقدار قاب توجهی از یون‌های کربوکسلات می‌باشند.

۲-۳٫ فسفات آهک بر روی الیاف

اشکال ۴ تا ۶ نشان دهنده نقشه (طیف) TF-XRD سطوح الیاف آلجینات را با نرخ‌های M/G متفاوت بعد از عمل داده شدن با محلول هیدروکسید کلسیم ca(oH)₂  اشباع شده و خیساندن در SBF برای دوره‌های زمانی مختلف نشان می‌دهد.

الیاف آلجینات کلسیم با نرخ‌های M/G، ۱۵ تا ۲ پیک‌های کوچکی در طیف دادند که به ترتیب مربوط به کلمیت و فسفات آهک بعد از خیساندن در SBF بمدت ۷ روز می‌شود، این در حالی است که هیچگونه پیکی (قله‌ای) برای الیاف با نرخ M/G 7/0 حتی بعداز خیساندن در SBF به مدت ۷ روز مشاهده نمی‌شود. اشکال ۷تا۹ نشان دهنده عکس‌العمل‌های SEM سطوح الیاف آلجینات کلسیم با نرخ‌های متفاوت M/G بعد از عمل دادن با محلول اشباع هیدروکسید کلسیم و سپس خیساندن در SBF به مدت طولانی می‌باشد. آنالیزهای EOX سطوح الیاف آلجینات کلسیم وجود کلسیم و فسفر را بر روی الیاف با نرخ‌های M/G 5/1 و ۲ بعد از خیساندن در SBF به مدت ۷ روز نشان داد.

۳-۳٫ غلظت عنصر SBF

شکل ۱۰ نشان دهنده تغییرات زمانی مقادیر فسفر و کلسیم SBF در حین خیساندن الیاف آلجینات کلسیم با نرخ‌های متفاوت M/G است که قبلاً با محلول آبی اشباع شده هیدروکسید کلسیم عمل داده شده بودند. تمام الیاف درمرحله اول افزایش غلظت کلسیم را نشان دادند اما الیاف با نسبت‌های M/G 5/1 و ۲ کاهش یافت،‌ اما برای الیاف با نسبت M/G 7/0 تغییر نکرد. بزرگی کاهش در غلظت فسفر برای الیاف دارای نسبت‌های M/G بالاتر، نیز بزرگتر بود.

رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات

۴- بحث

نتایج ما نشان می‌دهد که الیاف آلجینات کلسیم با نسبت M/G 2،‌ بر روی سطوح خویش فسفات آهک راتولید می‌کنند،‌ اما الیاف با نسبت‌های M/G 5/1، کلیست (سنگ آهک بلوری) را با مقدار کمی فسفات آهک و یا فسفات آمورف بر روی سطوح خویش تولید می‌کنند و الیاف با نسبت M/G 7/0، هیچ‌گونه فسفات آهکی را بر روی سطح خویش در SBF  تولید نمی‌کنند. تشکیل لکست بر روی سطح الیاف با نسبت M/G 5/1، ممکن است به یون‌های کلسیم واکنش‌ داده با گاز کربنات در هوا نسبت داه می‌شود که دلیل ناکافی بودن شستشوی الیاف، بر روی سطوح آنها باقی مانده است.

رسوب فسفات آهک الیاف آلجینات

۵- خلاصه

الیاف آلجینات کلسیم با قطر متوسط ۵ میکرومتر بواسطه الکترود محلول‌های آبی آلومینات سدیم به درون محلول آبی کلرید کلسیم سدیم و عمل دادن با محلول آبی اشباع شده هیدروکسید کلسیم تهیه شد. الیاف تهیه شده دارای فسفات آهک رسوب شده بر روی سطوح خویش در ظرف مخصوص خیسانده شدن در SBF و با نسبت M/G 2 بودند. یون‌های کلسیم بیشتری به درون SBF و از الیاف با نسبت‌های M/G بالاتر آزاد شد و الیاف گروه‌های کربوکسیل بیشتری بر روی سطوحشان ساختند. این گروه‌های کربوکسیل برای تشکیل فسفات آهک و شتاب تشکل و رشد فسفات آهک بواسطه افزایش فعالیت یونی محصول فسفات آهک در SBF، موثر هستند.