نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مکانیک

10.22041/ijbme.2005.13525

چکیده

رفتار تبلور و زیست فعالی در شرایط آزمایشگاهی در شیشه های زیست فعال سیستم MgO – CaO – P2O5 - SiO2  مورد تحقیق قرار گرفته است. تبلور شیشه ها باعث ایجاد ترک های بزرگی در محصل متبلور می شود. رسوب بلورهای الیافی ولاستونیت که به صورت عمود بر سطوح خارجی شیشه ها رشد کرده اند، عامل ایجاد این ترک ها هستند. تبلور شیشه های پودری شکل فشرده، محصولاتی متبلور، متراکم و بدون ترک ایجاد می نماید. با کاهشP2O5  افزایش  SiO2تغییری در نوع فازهای تشکیل شده به وجود نمی آید، بلکه مقدار فاز آپاتیت، کاهش و مقدار فاز ولاستونیت افزایش می یابد. عملیات حرارتی نمونه ها در دمای بالا موجب تشکیل فاز بتا– ویتلوکیت می شود. بررسی آزمایشگاهی زیست فعالی شیشه و شیشه– سرامیک های مورد بررسی در مایع شبیه سازی شده بدن، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و تکینک تجزیه با توزیع انرژی پرتو ایکس، تشکیل لایه غنی از کلسیم و فسفر را روی سطح نمونه ها تایید کرده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Crystallization Behavior And In Vitro Bioactivity Of Bioactive Glasses In The System Mgo-Cao-P2o2-Sio2

نویسندگان [English]

  • Abdorreza Sheikh Mehdi Mesgar
  • Zahra Mohammadi

School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology

چکیده [English]

Crystallization behavior and in vitro bioactivity of the bioactive glasses in the system MgO-CaO-P2O5-SiO2 were studied. Crystallization of bulk glasses led to the formation of large cracks in crystallized product that was attributed to the precipitation of fibrous b-wollastonite crystals growing perpendicular to the outer surface of the glasses. Crack-free dense crystallized products were formed by crystallization of the same glasses in a powder compact. By substituting SiO2 for P2O5, there was no change in the kind of formed crystalline phases but the apatite contents decreased and wollastonite contents increased. The whitlockite phase was formed when glass powder compacts were heated above wollastonite crystallization temperature. The in vitro bioactivity of the glasses and glass-ceramics was evaluated by examining apatite layer formation on their surfaces in the simulated body fluid (SBF) with SEM/EDXA. All samples showed an apatite layer on their surfaces after immersion in SBF.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioactive Glasses
  • In Vitro Bioactivity
  • Glass-Ceramics
  • Crystallization Behavior
  • Bioactive Materials

[1]     Hench LL; Bioceramics: From concept to clinic; Journal of American Ceramic Society 1991; 14 (7): 1487-1510.

[2]     Hench LL; Bonding mechanisms of ceramic prosthetic materials, Journal of Biomedical Materials Research 1972; 2(1): 117 121.

[3]     Donald IW; Methods for improving the mechanical properties of oxide glasses, Journal of Materials Science 1989; 24: 4177 4208.

[4]     Strnad Z; Glass-Ceramic Materials, Elsevier Science Publishing 1986; 167-174.

[5]     Bromer H, Deutscher K, Blenke B, Pfeil E, Strunz V; Properties of the bioactive implant material: Ceravital®; Science of Ceramics 1977; 9: 219-225.

[6]     Holand W, Wange P, Naumann K, Vogel J, Carl G, Jana C, Gotz W; Control of phase formation processes in glass-ceramics for medicine and technology, Journal of Non-Crystalline Solids 1991; 129: 152-162.

[7]     Hench LL, Kokubo T; Properties of bioactive glasses and glass-ceramics; in Handbook of Biomaterials Properties, edited by Black J and Hastings G; Chapman & Hall 1998; 355-362.

[8]     Nakamura T, Yamamuro T, Higashi S, Kokubo T, Itoo S; A new glass-ceramic for bone replacement: evaluation of its bonding to bone tissue., Journal of Biomedical Materials Research, 1985,19, 685-695.

[9]     Kokubo T; AW glass-ceramic: processing and properties in Introduction to Bioceramics edited by Hench LL; World Scientific 1993; 89-10.

[10] Hench LL; Bioceramics; Journal of American Ceramic Society 1998; 81: 1705-28.

[11] Dean-Mo L, Hsien-Ming C; Formation of a new bioactive glass-ceramic, Journal of Materials Science Materials in Medicine 1994; 5: 7-10.

[12] Oliveria JM, Correia RN, Fernandes MH; Surface modification of a glass and a glass-ceramic of MgO- 3CaO.P2O5-SiO2 system in SBF; Biomaterials 1995; 16: 849-854.

[13] شیخ مهدی مسگر عبدالرضا، محمدی زهرا؛ تاثیر جایگزینی SiO2 به جای P2O5 بر رفتار تبلور شیشه های بیواکتیو سیستم P2O5-SiO2-CaO-Mgo؛ مجموعه مقالات نهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران؛ 10-12 اسفند 1378؛ 86-90.

[14] Mackenzie RC; Differential Thermal Analysis :Fundamentals Aspects; Academic Press 1970; 1-20.

[15] Ebisawa Y, Kokubo T, Ohura K, Yamamuro T; Bioactivity of CaO.SiO2-based glasses: in vitro evaluation; Journal of Materials Science Materials in Medicine 1990; 1: 239-244.

[16] Aoki H, Science and Medical Application of Hydroxyapatite, JAAS, 1991, 88.

[17] Kokubo T, Ohtsuki C, Sakka S, Yamamuro T; Surface Structure of a load-bearable bioactive glass-ceramic AW; High Tech Ceramics, edited by Vincenzini, Elsevier Science Publishing 1987; 175-184.

[18] Kokubo T, Kushitani H, Ohtsuki C, Sakka S, Yamamuro T; Chemical reaction of bioactive glass and glass-ceramic with a simulated body fluid; Journal of Materials Science Materials in Medicine 1992; 3: 79- 83.

[19] Kokubo T, Ito S, Huang ZT, Hayashi T, Sakka S, Kitsugi T, Yamamuro T; Ca-P rich layer formed on high-strength bioactive glass-ceramic AW; Journal of Biomedical Materials Research 1990; 24: 331-343.

[20] Kokubo T, Kushitani H, Ohitsuki C, Sakka S; Effects of Ions Dissolved from Bioactive Glass-Ceramic on Surface Apatite Formation, Journal of Materials Science Materials in Medicine 1993; 4: 1-4.

[21] Kim H, Miyaji F, Kokubo T, Ohtsuki C, Nakamura T; Bioactivity of Na2O-CaO-SiO2 glasses; Journal of American Ceramic Society 1995; 78(9): 2405-2411.

[22] Hench LL; A genetic theory of bioactive materials; Proceeding of the 13th Int Symp On Ceramics in Medicine, Bologna, Italy, 22-26 Nov (2000), Trans Tech Pub Switzerland 2001; 575-580.

[23] Jokinen M; Nanoscale surface structure of bioactive glass as a function of immersion time in SBF; Proceeding of the 13th Int Symp On Ceramics in Medicine, Bologna, Italy, 22-26 Nov (2000), Trans Tech Pub Switzerland 2001; 601-604.

[24] Pereira MM, Clark AE, Hench LL; Effect of texture on the rate of HA formation on gel-silica surface; Journal of American Ceramic Society 1995; 78(9): 2463-2468.