بررسی و ارزیابی خواص پوشش‌ فلز تیتانیوم بر پلی‌اتراترکتون متخلخل به منظور استفاده در پزشکی بازساختی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی پزشکی، دانشکده علوم و فناوریهای پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

2 مهندسی پزشکی-دانشکده علوم و فناوری های پزشکی-دانشگاه آزاد اسلامی-واحد علوم و تحقیقات تهران

3 گروه اموزشی مهندسی بافت ، دانشکده فناوری های نوین دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد

چکیده

با توجه به رشد تکنولوژی در علم بیومواد افزایش زیست‌سازگاری و کاهش عکس‌العمل‌های نامطلوب بدن، هدف اصلی پوشش‌دهی سطوح است. پلی‌اتراترکتون یک ترموپلاستیک نیمه بلورین است که خواص برجسته مکانیکی، شیمیایی و پایداری بالای حرارتی دارد و یک پلیمر با قابلیت کاربری در جایگزینی های استخوانی است. این پلیمر با ساختار متخلخل نیز مورد استفاده قرار می گیرد. زیست سازگاری اصلاح شده این پلیمر در حالت متخلخل با استفاده از پوشش تیتانیوم در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا نمونه‌های متخلخل پیک با استفاده از پیک خالص و نمک سدیم کلراید بعنوان فضاساز، با روش dry mixing و با به کار گیری روش SPS تهیه شدند. سپس لایه نازک فلز تیتانیوم روی زیرلایه پلی‌اتراترکتون با استفاده از روش پلاسما اسپری پوشش داده شد و تاثیر پوشش دهی روی عملکرد بیوپزشکی پلی‌اتراترکتون تعیین مشخصه و ارزیابی شد. مزایای اصلی پلاسما اسپری تیتانیوم ، زیرلایه بدون صدمه و پایداری خوب لایه روکش بود که با استفاده از SEM، XRD و آنالیز استحکام اتصال تائید شدند. تست های مکانیکی از نمونه متخلخل گرفته شد که نشان داد در نمونه تولید شده چگالی ، استحکام تسلیم فشاری ،وسختی به طور قابل توجهی بالا است.
به منظور بررسی تشکیل آپاتیت بر روی نمونه‌های تهیه شده، زیست فعالی این نمونه‌ها با پوشش و بدون پوشش از طریق غوطه ور سازی آن‌ ها در مایع شبیه-سازی شده بدن مورد بررسی قرار گرفت و این چنین استنباط شد که پلی اتراترکتون پوشش داده شده با تیتانیوم خاصیت بایواکتیویته دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  1. 1.Kurtz SM, Devine JN. PEEK biomaterials in trauma, orthopedic, and spinal implants. Biomaterials. 2007;28(32):4845-69.

    2.Mbogori M, Vaish A, Vaishya R, Haleem A, Javaid M. Poly-Ether-Ether-Ketone (PEEK) in Orthopaedic practice-A Current Concept Review. Journal of Orthopaedic Reports. 2022.

    3.Evans NT, Torstrick FB, Lee CS, Dupont KM, Safranski DL, Chang WA, et al. High-strength, surface-porous polyether-ether-ketone for load-bearing orthopedic implants. Acta biomaterialia. 2015;13:159-67.

    4.Yin W, Chen M, Bai J, Xu Y, Wang M, Geng D, et al. Recent advances in orthopedic polyetheretherketone biomaterials: Material fabrication and biofunction establishment. Smart Materials in Medicine. 2022;3:20-36.

    5.titanium - definition of titanium in English | Oxford Dictionaries. Oxford University Press. 2017. Retrieved 2017-03-28.

    6.Sampaio M, Buciumeanu M, Henriques B, Silva FS, Souza JC, Gomes JR. Tribocorrosion behavior of veneering biomedical PEEK to Ti6Al4V structures. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2016;54:123-30.

    7.Toth JM. Biocompatibility of polyaryletheretherketone polymers.  PEEK biomaterials handbook: Elsevier; 2012. p. 81-92.

    8.Callister Jr WD, Rethwisch DG. Callister's materials science and engineering: John Wiley & Sons; 2020.

    9.Fei Shen, Liao-Liang Ke . A comparative study on fretting wear and frictional heating behavior of PEEK composites for artificial joint applications. Polymer Testing Volume 109, May 2022, 107552

    10.Suphangul S, Rokaya D, Kanchanasobhana C, Rungsiyakull P, Chaijareenont P. PEEK Biomaterial in Long-Term Provisional Implant Restorations: A Review. Journal of Functional Biomaterials. 2022;13(2):33.

    11.Jordan Raphela, Mark Holodniyb “Multifunctional coatings to simultaneously promote osseointegration and prevent infection of orthopaedic implants”, April 2016, Pages 301–314

    12.XiaoHan, WeijiaGao, ZheZhou . Application of biomolecules modification strategies on PEEK and its composites for osteogenesis and antibacterial properties. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces Volume 215, July 2022, 112492

    13.M.Thiruchitrambalam, D.Bubesh Kumar, A review on PEEK composites – Manufacturing methods, properties and applications Materials Today: Proceedings Volume 33, Part 1, 2020, Pages 1085-1092

    14.C.L.Brockett,S.Carbone , Influence of contact pressure, cross-shear and counterface material on the wear of PEEK and CFR-PEEK for orthopaedic applications. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials Volume 63, October 2016, Pages 10-16

    15.Armelle Vardelle, Christian Moreau . A Perspective on Plasma Spray Technology .Plasma Chemistry and Plasma Processing volume 35, pages 491–509 (2015

    16.Francesco Baino and Seiji Yamaguchi. The Use of Simulated Body Fluid (SBF) for Assessing Materials Bioactivity in the Context of Tissue Engineering: Review and Challenges, Biomimetics 2020,

    17.Azad MOHAMMED, Avin ABDULLAH. SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM): A REVIEW. Proceedings of 2018 International Conference on Hydraulics and Pneumatics - HERVEX


    18.Ahmad Monshi, Mohammad Reza Foroughi, Modified Scherrer Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size Using XRD. World Journal of Nano Science and Engineering,Volume 2, Issue 3 2012.

    19.J. Rouquerol, P. Llewellyn and F. Rouquerol Is the BET equation applicable to microporou adsorbents? Studies in Surface Science and Catalysis, Vol 160, Eds.(2007).

    20.E. Huerta, J.E. Corona. Universal testing machine for mechanical properties of thin materials. vol.56 no.4 México ago. 2010

    1. Manish Belwanshi, Pratesh Jayaswal. Mechanical behaviour investigation of PEEK coated titanium alloys for hip arthroplasty using finite element analysis. Materials Today Volume 56, Part 5, 2022.
    2. Chunming Ji, Jiabao Guo,Enhanced interfacial adhesion of CF/PEEK-titanium hybrid laminates via introducing micro-nano layers with multi-walled carbon nanotube networks. Composites Science and Technology .Volume 223, 26 May 2022, 109418.

    23 J. Czwartos, B. Budner, A. Bartnik, P. Wachulak, B.A. Butruk-Raszeja, A. Lech, T. Ciach, H. Fiedorowicz.Effect of extreme ultraviolet (EUV) radiation and EUV induced, N(2) and O(2) based plasmas on a PEEK surface's physico-chemical properties and MG63 cell adhesion.Int. J. Mol. Sci., 22 (16) (2021).

    24.Georgio Andrew Katsifis, David R. McKenzie.Radiation dose perturbation at the tissue interface with PEEK and Titanium bone implants: Monte Carlo simulation, treatment planning and film dosimetry. Radiation Physics and Chemistry-Volume 199, October 2022.

    1. Zhi Zheng, Pengjia Liu Strategies to improve bioactive and antibacterial properties of polyetheretherketone (PEEK) for use as orthopedic implants. Materials Today Bio, Volume 16, December 2022