Μετρήσεις οπτικώς και θερμικών προτρεπόμενης φωταύγειας σε βιοκεραμικά υλικά:
Creators: name: Αφουξενίδης, Δημήτριος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Θερμοφωταύγεια
Οπτικά προτρεπόμενη φωταύγεια
Βιοενεργή ύαλος
Υδροξυαπατίτης
Βιοενεργή πορσελάνη
Thermoluminescence
Optically stimulated lunimescence
Bioglasses
Hydroxyapatite
Bioactive porcelains

description: Τα βιοϋλικά είναι μια κατηγορία συνθετικών υλικών που χρησιμοποιούνται με σκοπό να κατευθύνουν και να επιταχύνουν μηχανισμούς όπως η αναγέννηση κυττάρων μετά από διάφορες τραυματικές καταστάσεις, η παρεμπόδιση της απόρριψης εμφυτευμάτων που εφαρμόζονται σε μεγάλο αριθμό αποκαταστάσεων και πολλοί άλλοι. Υπάρχει πληθώρα υλικών μεταλλικών κραμάτων, κεραμικών υλικών και πολυμερών που χρησιμοποιούνται σε ορθοπαιδικές, οδοντιατρικές, καρδιοχειρουργικές και διάφορες άλλες αποκαταστάσεις.Ως βιοϋλικό –βιοενεργό υλικό χαρακτηρίζεται ένα υλικό, στην επιφάνεια του οποίου επιτυγχάνεται μια συγκεκριμένη βιολογική αντίδραση και η οποία έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση σύνδεσης ανάμεσα στο υλικό και τους ιστούς. Η αρχή αυτή στηρίζεται στο χημικό έλεγχο της επιφάνειας του υλικού. Τα βιοενεργά εμφυτεύματα αντιδρούν χημικά με τα σωματικά υγρά με έναν τρόπο ο οποίος είναι συγκρίσιμος με τις διαδικασίες αποκατάστασης των ιστών.Για την εξακρίβωση των διαφορών, αν υπάρχουν, ανάλογα με την τεχνική ανάπτυξης και την σύσταση των βιοϋλικών, χρησιμοποιούνται οι τεχνικές της φωταύγειας, 1) η τεχνική της Θερμικά Προτρεπομένης Φωταύγειας –Θερμοφωταύγειας (Thermoluminescence) και 2) η τεχνική της Οπτικά Προτρεπομένης Φωταύγειας (Optically Stimulated Luminescence). Και οι δυο αυτές τεχνικές είναι ένα ισχυρό εργαλείο στα χέρια του ερευνητή, με το οποίο δύναται να γίνει ένας, αρχικά ποιοτικός, χαρακτηρισμός υλικών και εν συνεχεία με κατάλληλη επεξεργασία των δεδομένων να προκύψουν χρήσιμα αποτελέσματα τόσο ποσοτικοποιημένων μετρήσεων μέχρι ακόμα και πληροφορίες για την εσωτερική «δομή» του υπό μελέτη υλικού.Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη ήταν α) τα Bioglasses 45s5 και 58s τα οποία σε πρώτη ανάγνωση διαφέρουν μόνο ως προς την σύστασή τους και ειδικότερα ως προς τις σχετικές συγκεντρώσεις των βασικών τους οξειδίων και τον τρόπο παρασκευής τους, β) οι sol-gel υδροξυαπατίτες με και χωρίς την ύπαρξη της φάσης CaO, η οποία εμφανίζεται η όχι ανάλογα με τον τρόπο και τα στάδια της διεργασίας sol-gel ανάπτυξης και γ) εμπορική οδοντιατρική πορσελάνη IPS-d.SIGN που χρησιμοποιείται σε ορθοδοντικές εφαρμογές και πορσελάνη η οποία παρασκευάστηκε με την τεχνική sol-gel από τα ίδια συστατικά από τα οποία αποτελείται και η εμπορική πορσελάνη.
description: In the present work the Thermoluminescence (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) of synthetic bioactive materials are investigated. Melt-derived bioactive glass 45s5 and the sol-gel derived bioactive glass 58s showed substantial differences in their TL sensitivity and optical bleaching. Sol-gel derived hydroxyapatites, separated on the basis of containing or not CaO and Ca(OH)2 showed substantial differences in their TL sensitivity, sensitization and optical bleaching.Bioactive porcelains the IPS-d.SIGN and the sol-gel derived showed substantial differences in their TL sensitivity, sensitization and optical bleaching.Bioactive glasses are mainly used as reactive materials in reconstructive surgeries in order to stimulate the re-growth of new tissue in no load-bearing applications being in contact with soft tissue. On the other hand, synthetic bioceramics like hydroxyapatite are mainly used in contact with hard tissue in orthopaedics and dentistry, because of its chemical and biological similarity to the mineral phase of human bones. The wide spread use of the aforementioned substances for bone grafting purposes, in combination with their chemical composition, constitute two powerful motivations for further investigation of these materials towards their viable use for accidental and retrospective dosimetry purposes.Within the framework of this objective, specific thermally and optically stimulated luminescence (TL and OSL respectively) features such as TL and room temperature LM–OSL curve shapes, thermal and optical sensitization characteristics, as well as optical bleaching after β irradiation were explored, for two types of bioactive glasses powders and two types of sol-gel derived hydroxyapatite powders. In the former case, the melt-derived bioactive glass 45s5 and the sol-gel derived (bioactive glass) 58s were studied, on the basis that they are well known new type of biomaterials for bone reparation. The two kinds of sol-gel derived hydroxyapatites, separated on the basis of containing or not CaO and Ca(OH)2, with laboratory codes HApE1 and HApM respectively, were selected. The materials used in the study were the melt-derived Bioglass 45s5 and the sol-gel derived Bioglass 58s, the sol-gel derived hydroxyapatites HApE1 and HApM as well as two kinds of bioactive porcelains the IPS-d.SIGN porcelain and the sol-gel derived porcelain with from the same row materials. The composition of 45s5 bioactive glass is (in weight %): 45% SiO2, 24.5%Na2O, 24.5% CaO and 6% P2O5 and that of 58s is 58% SiO2, 33% CaO and 9%. The sol-gel derived hydroxyapatites (Ca10(PO4)6(OH)2), the HApE1 containing CaO and Ca(OH)2 and the HApM, were prepared as referred in literature. The composition of the bioactive porcelain IPS-d.SING is 50-65% SiO2, 8-20% Al2O3, 4-12% Na2O, 7-13% K2O, 0.1-6%CaO, 0-5% P2O5, 0.1-5% F and the same composition is used and for the sol-gel derived porcelain. The original samples was initially crushed and subsequently grains with dimensions of 4–11 μm were selected and deposited on copper discs of 1 cm2 area. All luminescence measurements were performed using a RISØ TL/OSL reader (model TL/OSL-DA-15), equipped with a high-power blue LED light source, an infrared solid-state laser and a 0.085 Gy/s 90Sr/90Y β-ray source (Bøtter-Jensen et al., 2000). The reader is fitted with an EMI 9635QA PM Tube. All LM-OSL measurements were performed at room temperature (RT). All LM-OSL and Residual TL, namely hereafter RTL, measurements were performed using a Hoya U-340 filter (270-380nm), while TL measurements were performed using a combination of a Pilkington HA-3 heat absorbing and a Corning 7–59 (~320-440nm) blue filter.