Σύνθεση και μελέτη της βιοενεργής συμπεριφοράς βιοκεραμικού υλικού που περιέχει ιόντα χαλκού
Creators: name: Γιαννουλάτου, Βαλέρια Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Βιοκεραμικά
βιοενεργοτητα
χαλκός
Bioceramics
Sol-gel
Copper

description: Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά, η σύνθεση με τη μέθοδο του Sol-gel, και η μελέτη της βιοενεργής συμπεριφοράς ενός βιοκεραμικού υλικού με ιόντα χαλκού. Προκειμένου να εξεταστεί η βιοενεργότητα του, εμβαπτίστηκε υπό τη μορφή σκόνης, κοκκομετρίας μικρότερης από 40 μm, σε διάλυμα που προσομοιώνει τα σωματικά υγρά και το πλάσμα του αίματος (c-SBF), από μία έως και 30 ημέρες. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, το υλικό χαρακτηρίστηκε με τις τεχνικές της φασματοσκοπίας υπερύθρου Fourier, των ακτίνων-Χ και της Ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης, πριν και μετά την εμβάπτιση . Η μελέτη της θερμικής του συμπεριφοράς έγινε με τη μέθοδο της θερμοβαρυμετρικής/διαφορικής θερμικής ανάλυσης. Παρατηρήθηκε ότι το βιοκεραμικό υλικό αναπτύσσει κρυσταλλικό, ανθρακικό υδροξυαπατίτη σε 3 ημέρες μετά την παραμονή του στον φυσιολογικό ορό προσομοίωσης. Οι κόκκοι του βιοενεργού γυαλιού καλύφθηκαν από στρώμα βιολογικού υδροξυαπατίτη μετά από τις δέκα μέρες εμβάπτισης. Στη συνέχεια, και με σκοπό να εξακριβωθεί πώς επηρεάζεται η βιοενεργότητα μετά από θέρμανση σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες, η σκόνη του υλικού θερμάνθηκε σε τέσσερις διαφορετικές θερμοκρασίες 770, 800, 830, 870oC. Οι ακτίνες-Χ των δειγμάτων που θερμάνθηκαν πάνω από τους 830oC, έδειξαν προοδευτική κρυστάλλωση φάσης του Βολλαστονίτη. Παρά την κρυστάλλωση όλα τα θερμασμένα δείγματα παρουσίασαν ανάπτυξη στρώματος ανθρακικού υδροξυαπατίτη μετά από 15 ημέρες εμβάπτισης. Τέλος έγινε θέρμανση συμπιεσμένων δισκίων αμιγώς από το βιοκεραμικό υλικό, στις θερμοκρασίες 770 και 830oC και μελέτη της βιοενεργής τους συμπεριφοράς. Στις ίδιες θερμοκρασίες έγινε και η μελέτη της βιοαποικοδόμησης με την τεχνική της Φασματοσκοπίας Ατομικής Εκπομπής με Επαγωγικά Συζευγμένο Πλάσμα (ICP – AES). Η απελευθέρωση ιόντων Ca, Si, Mg, Cu από το υλικό, μετά από 7 ημέρες παραμονής στο διάλυμα, είναι αρκετά μεγάλη, ειδικά για τα ιόντα Cu, τα οποία έχουν, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, την ιδιότητα να προάγουν την αγγειογένεση.
description: The aim of the present work was the introduction of copper ions in a silicate based and sol-gel derived bioactive glass, as well as the characterization of its apatite forming ability. Recent studies revealed that copper ions have therapeutic effects on human bone metabolism and angiogenesis, term used in order to describe blood vessel formation. The bioactive glass, containing copper ions, was prepared by the sol-gel method as described in literature. The product was sieved to powder of grain size &lt;40 μm. Bioactivity test was performed by soaking in Simulated Body Fluid (c-SBF) for several immersion times. Among the available techniques used for characterization, Scanning Electron Microscopy (SEM), X–Ray Diffraction (XRD), and Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) have been applied towards monitoring the bioactive behaviour of the synthesized material. The thermal behavior of the synthesized material was studied by applying TGA/DTA analysis. FTIR spectra, showed a double peak at 562 and 602 cm-1 after 3 days abidance in c-SBF. SEM and XRD have also verified the aforementioned findings, as well as the development of a crystalline HCAp layer, after 15 days of soaking.In order to investigate the dependence of specific thermal treatment at characteristic temperatures on the bioactive behavior , the powder of the bioactive glass, was heated up to 770, 800, 830, 870oC. The XRD patterns of the heat-treated samples over 830oC, present the gradual crystallization of Wollastonite. Despite the crystallization, all samples revealed the formation of a crystalline carbon HCAp layer after 15 days of soaking. Finally compact pellets of the 60S7M 2Cu bioactive glass were prepared, and heated up to 770 and 830oC. The pellets were examined of their bioactive behavior and the biodegradation of the heated powders, up to 770 and 830oC, was studied. After 7 days the concentrations of Ca, Si, Mg and especially Cu ions in the solution were increased by a large amount.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)