نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

 مشخصه یابی سطحی و چسبندگی پوشش اکتا کلسیم فسفات بر آلیاژ تیتانیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 هیات علمی/موسسه آموزش عالی نقش جهان
2 هیات علمی/ دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
هدف از اجرای این پژوهش، سنتز اکتاکلسیم فسفات (OCP) به روش سنتز شیمیایی بعلت سهولت فرایند و مزیت رقابتی بودن آن در مقایسه با سایر روشها و همچنین با هدف بررسی چسبندگی و مشخصه یابی سطحی پوشش های کربنات کلسیم و اکتا کلسیم فسفات بوده است. به این منظور و در مرحله اول، کربنات کلسیم در ولتاژهای مختلف 20، 40 و 60 ولت و در مدت زمان کوتاه 30 ثانیه، به روش الکتروفورتیک روی زیرلایه تیتانیمی پوشش داده شد. سپس توسط فرایند سنتز شیمیایی به اکتاکلسیم فسفات تبدیل گردید. فرایند سنتز طی دو بازه زمانی هفت روزه، با غوطه‌وری نمونه‌ها در دو محلول شیمیایی متفاوت، تکمیل شد. برای ارزیابی‌ پوشش ها، آنالیز XRD جهت تعیین ساختار فازی، FESEM و FTIR برای بررسی ریخت شناسی سطح و ریزساختار، آزمون pull-off برای ارزیابی استحکام چسبندگی پوشش و زبری‌سنج مکانیکی برای اندازه‌گیری پروفیل سطح استفاده شدند. نتایج نشان دادند که پوشش OCP پس از پایان فرآیند سنتز، سطح زیرلایه تیتانیمی را کاملاً پوشش داده است. همچنین مشخص شد که در اثر سنتز شیمیایی، شکل کروی کربنات کلسیم به شکل‌های ورقه‌ای و تیغه‌ای اکتاکلسیم فسفات تغییر یافته است و میزان زبری سطح پوشش نیز به مقدار متوسط حدود 8 میکرومتر افزایش یافته است. از سوی دیگر، استحکام چسبندگی پوشش OCP به زیرلایه تیتانیمی نسبت به کربنات کلسیم، در حدود چهار برابر از مقدار 1.2 به 4.1 مگاپاسکال افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R.K. Alla, K. Ginjupalli, N. Upadhya, M. Shammas, R. Krishna, S. Ravichandra, Surface roughness of implants: A review, Trends Biomaterials and Artificial Organs, 25(2011)112-115. [2] A.B. Novaes, S.L. Souza, P.T de Oliveira, A.M. Souza, Histomorphometric analysis of the bone-implant contact obtained with 4 different implant surface treatments placed side by side in the dog mandible, The International Journal Oral Maxillofacial Implants, 17(2002)377-383. [3] D. MacDonald, B. Rapuano, N. Deo, M. Stranick, P. Somasundaran, A. Boskey, Thermal and chemical modification of titaniumaluminum- vanadium implant materials: Effects on surface properties, glycoprotein adsorption, and MG63 cell attachment, Biomaterials, 25(2004)3135-3146. [4] F. Barre`re, M. Chantal, A.J. Remco, M. Gert, A. Clemens, G. Klaas, L. Pierre, Osteogenecity of Octacalcium Phosphate Coatings Applied on Porous Metal Implants, Journal of Biomedical Materials Research, 66A(2003)779-788. [5] M. Sena, Y. Yamashita, Y. Nakano, M. Ohgaki, Octacalcium phosphate–based cement as a pulp-capping agent in rats, Journal of Oral Surgery Oral Medicine Oral Pathology Oral Radiology Endodontology, 97(2004)749-755. [6] L. Xiong, L. Yang, Z. Qiyi, Electrochemical deposition of octacalcium phosphate micro fiber/chitosan composite coatings on titanium substrates, Surface and Coatings Technology, 202(2008)3142-3147. [7] O. Suzuki, M. Takemoto, T. Kokubo, Maclura pomifera agglutinin-binding glycoconjugates on converted apatite from synthetic octacalcium phosphate implanted into subperiosteal region of mouse calvaria, Journal of Bone Mineral Research, 22(1993)151-166. [8] F. Barrere, C.M. Van der Valk, R.A. Dalmeijer, C.A. van Blitterswijk, In vitro and in vivo degradation of biomimetic octacalcium phosphate and carbonate apatite coatings on titanium implants, Journal Biomedical Materials Research, 64(2003)378-388. [9] K. T. Kim, S. S. Nisar, H. C. Choe, Mechanical octacalcium phosphate coatings on the plasma electrolytic oxidized pure titanium for bio-implant use, Surface and Coatings Technology, 480(2024)130602. [10] H. Imaizumi, A.J. Remco, Comparative study on osteoconductivity by synthetic octacalcium phosphate and sintered hydroxyapatite in rabbit bone marrow, Calcified Tissue International, 11(2006)45-54. [11] M. L. dos-Santos, C. dos-Santos Riccardi, E. de-Almeida Filho, A. C. Guastaldi, Calcium phosphates of biological importance based coatings deposited on Ti-15Mo alloy modified by laser beam irradiation for dental and orthopedic applications, Ceramics International, 44(2018)22432-22438. [12] S.M.Mustafa, S.A. Shatha, Assessment of Calcium Carbonate Coating on Osseointegration of Commercially Pure Titanium Implant by Torque Removal Test and Histomorphometric Analysis, Journal Baghdad College Dentistry, 29(2017)32-38. [13] H. Wen, Q. Liu, J. De Wijn, K. De Groot, F. Cui, Preparation of bioactive microporous titanium surface by a new two-step chemical treatment, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 9(1998)121-128. [14] A. Y. Fedotov, V. S. Komlev, A. Y. Teterina, V. P. Sirotinkin, V. F. Shamrai, I. V. Fadeeva, S. M. Barinov, Preparation of Octacalcium Phosphate from Calcium Carbonate Powder, Inorganic Materials, 49(2013)1148–1151. [15] F. Granados, J. Vilchis, M. Jiménez, Adsorption Behaviour of La(III) and Eu(III) Ions from Aqueous Solutions by Hydroxyapatite: Kinetic, Isotherm, and Thermodynamic Studies, Key Engineering Materials, 7(2012)202-210. [16] L. Jonášová, F. A. Müller, A. Helebrant, J. Strnad, P. Greil, Biomimetic apatite formation on chemically treated titanium, Biomaterials, 25(2004)1187-1194. [17] F. Barrere, P. Layrolle, M. Stigter, C.A. Van Blitterswijk, K. Groot, In vitro dissolution of various calcium-phosphate coatings on Ti6Al4V, Key Engineering Materials, 192(2000)67-70. [18] S.K. Vladimir, M.B. Sergei, V.D. Roman, I.B. Ilya, Y., Alexander, Bioceramics Composed of Octacalcium Phosphate Demonstrate Enhanced Biological Behavior, ACS Applied Materials and Interface, 6(2014)16610-16620. [19] A. Marcos, C.M. Gilia, N.F. Amanda, C.Z. Daniela, Calcium carbonate hybrid coating promotes the formation of biomimetic hydroxyapatite on titanium surfaces, Applied Surface Science, 370(2016)459-46