نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی

2 استادیار، پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی

3 دانش آموخته کارشناسی، سرامیک، شرکت پردیس پژوهش فناوران، مرکز بیوتکنولوژی پارک علم و فناوری یزد

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد، بیومواد، شرکت پردیس پژوهش فناوران، مرکز بیوتکنولوژی پارک علم و فناوری یزد

10.22041/ijbme.2013.13204

چکیده

در این تحقیق اثر درجه حرارت و همچنین نسبت کلسیم به فسفر مواد اولیه بر نوع و مقدار فازهای تشکیل شده از روش سنتز به صورت واکنش حالت جامد بررسی شده است. کربنات کلسیم و دی کلسیم فسفات به عنوان مواد اولیه تهیه و با نسبت‌های مختلف طوری مخلوط شدند که نسبت نهایی کلسیم به فسفر در بچ های مختلف بین 1.50 تا 1.67 بود. سپس هر یک از این مخلوط‌ها در دمای 800 تا 1200 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت حرارت دهی شدند. شناسایی فازها با روش XRD و ارزیابی کمی فازهای موجود در هر نمونه با روش RIR و استفاده از رابطه چانگ Chung انجام شد. نتایج نشان داد که در تمام نسبتها و دماهای مورد ارزیابی کمتر از 1100 درجه سانتی گراد بتا تری کلسیم فسفات فاز غالب است و هیدروکسی آپاتیت به عنوان فاز دوم در ترکیب حضور دارد. در نمونه هایی که در دمای 1200 درجه سانتیگراد حرارت‌دهی شدند فاز بتا تری کلسیم فسفات به مقدار قابل توجهی به آلفا تبدیل می‌شود و در نمونه‌هایی که نسبت Ca/P در آنها 1.62 و1.67 است هیدروکسی آپاتیت فاز اصلی تشکیل‌دهنده ماده سنتز شده در این دما است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Synthesis of TCP-HA biphasic compositions: Evaluation of temperature and Ca/P ratio on the type and amount of phases

نویسندگان [English]

  • Saeed Hesaraki 1
  • Masoud Hafezi Ardakani 2
  • Kolsoum Rajabi Monavar 3
  • Hosein Mohammadi 4

1 Associate Professor, Nanotechnology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center

2 Assistant Professor, Nanotechnology and Advanced Materials, Materials and Energy Research Center

3 BS, Pardis pajoohesh Fannavaran Yazd, BT Center, Yazd Science and Technology Park (YSTP)

4 M.Sc, Pardis pajoohesh Fannavaran Yazd, BT Center, Yazd Science and Technology Park (YSTP)

چکیده [English]

In this research, effect of temperature and calcium to phosphorus (Ca/P) ratio of raw materials on the type and the amounts of formed phases were investigated by solid state method. Calcium carbonate and dicalcium phosphate were provided as raw materials and mixed with different percentages in a way that final (Ca/P) ratio was between 1.50 to 1.67 in different batches. Then each of these mixtures was heated at temperatures of 800 to 1200 ° C for 3 hours. Phases were identified with XRD technique and quantitative assessment of phases was evaluated by RIR method and Chung relation. Results showed that in all relations and desired temperatures sintered below 1100 ° C beta tri-calcium phosphate is the dominant phase and hydroxyapatite present as second phase in the composition. In samples which sintered at 1200° C, beta TCP is transferred significantly to alpha TCP. In samples with Ca/p ratio: 1.62, 1.67, hydroxyapatite is dominant phase at 1200° C.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioceramics
  • Tricalcium phosphate
  • Hydroxyapatite
  • bone
  • Ca/P ratio

[1]     P.D. Costantino, C. D. Friedman. “Synthetic bone graft substitutes,” Otolaryngol Clin North Am, 1994, vol 27, pp. 1037-1074.

[2]     A. A. Chohayeb , L.C Chow and P. Tsaknis “Evaluation of calcium phosphate as a root canal  sealer-Filler material, ”, J Endodont, 1987,  vol 13, pp. 384-387.

[3]     A. P. Joshi, J.Plain, R.N Alkalay, J. Schwardt and P. A. Glazer “Enhancement of spinal fusion using calcium phosphate–based graft substitutes,” The spine J, 2002, vol. 2, pp. 26-27.

[4]     C. K. Hsu “The preparation of biphasic porous calcium phosphate by the mixture of Ca(H2PO4)2·H2O and CaCO3,” Mater Chem Phys, 2003, vol. 80 pp. 409-420.

[5]     K. Nezahat and T. Cuneyt” Synthesis of calcium hydroxyapatite tricalcium phosphate (HA-TCP) composite bioceramic powders and their sintering behavior,” J Am Ceram Soc, 1998, vol 81, pp. 2245-2252

[6]     A. C. Tas, F.Korkusuz, M. Timucin and N.Akkas “An investigation of the chemical synthesis and high temperature sintering behavior of calcium hydroxyapatite (HA) and tricalcium phosphate (TCP) bioceramics,” J Mater Sci: Mater Med , 1997 , vol 8, pp. 91-96

[7]     J. P. Reyes, J. R. Celorico, L. C. dela Cuesta, J. M. Filio, L. G. Daan, S. T. Bernardo and J. M. Abano ,” Bioceramic Orbital Plate Implant, “, J Mater online, 2005, vol. 1, pp.1-7, 

[8]     F. H. Chung "Quantitative interpretation of X-ray diffraction patters. I. Matrix-flushing method of quantitative multicomponent analysis,” J Appl Crystallography, 1974, vol 7, pp 519-525 

[9]     Jingdi Chen, A simple sol-gel technique for    synthesis of nanostructured hydroxyapatite, tricalcium phosphate and biphasic powders,J Materials Letters 2011, vol.65,pp 1923 1926

[10]J. Pen˜ a, M. Vallet-Regı, Hydroxyapatite,    tricalcium phosphate and biphasic materials  prepared by a liquid mix technique, J European Ceramic Society,2003,vol.23,pp 1687–1696

[11]  E.C. Victoria, F.D. Gnanam, Synthesis and  characterisation of biphasic calcium phosphate, Trends Biomater. Artif. Organs 16 (2002) 12– 14.

[12]  Chang-Weon Song a, Tae-WanKim ,  “In situ synthesis of silicon-substituted biphasic calcium phosphate and their performance in vitro”, Journal of Physics and Chemistry of Solids 73 (2012) 39–45

[13]  Sopyan, S. Ramesh “Effects of manganese doping on properties of sol–gel derived biphasic calcium phosphate ceramics”, Ceramics International 37 (2011) 3703–3715

[14]  I. Manjubala ,M. Sivakumar “In-situ synthesis of biphasic calcium phosphate ceramics using microwave irradiation”, Materials Chemistry and Physics 71 (2001) 272–278

[15]  J. Pen˜ a, M. Vallet-Regı” Hydroxyapatite, tricalcium phosphate and biphasic materials prepared by a liquid mix technique” Journal of the European Ceramic Society 23 (2003) 1687–1696

[16]  S.Raynaud, E.Champion, D.Bernache-Assollant, P.Thomas. “Calcium phosphate apatites with variable Ca/P atomic ratio I.Synthesis, characterisation and thermal stability of powders”, Biomaterials 23 (2002)  1065–1072

[17]  Jingdi Chen, Yingjun Wang, “A simple sol-gel technique for synthesis of nanostructured  hydroxyapatite, tricalcium phosphate and biphasic powders Materials Letters 65 (2011) 1923–1926

[18]  R. Ramachandra, H. N. Roopa,” Solid state synthesis and thermal stability of HAP and HAP – b-TCP composite ceramic powders JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE: MATERIALS IN MEDICINE 8 (1997) 511 - 518