ارزیابی رفتار زیست تخریب پذیری و الکتروشیمیایی آلیاژ منیزیم - آلومینیوم AZ91 با غشاء بایو نانوکامپوزیتی

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 4، دوره 33، شماره 4 - شماره پیاپی 28، دی 1401، صفحه 39-52   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2022.78695.1074

نویسنده

فرزاد سلیمانی^*

استادیار، دانشگاه پیام نور.

چکیده

یکی از مهمترین مشکلات استفاده از آلیاژهای منیزیم سرعت خوردگی بالای آنها است. به منظور رفع این مشکل روش اصلاح سازی سطحی و پوشش دهی مورد توجه قرار گرفته است. هدف اصلی از تحقیق حاضر اعمال غشاء پلیمری پلی کاپروالکتون/کیتوسان-1 %بغدادیت به روش غوطه وری بر روی آلیاژمنیزیم - آلومینیوم AZ91 آندایز شده به منظور بهبود مقاومت به خوردگی، زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری این آلیاژ است. نتایج حاصل از آزمون الکتروشیمیایی نشان دهنده بهبود مقاومت به الکتروشیمیایی وکاهش چگالی جریان الکتروشیمیایی(کاهش 10^3 برابری) آلیاژ منیزیم - آلومینیوم AZ91 آندایز شده در اثر اعمال غشاء پلیمری-سرامیکی است. همچنین اعمال غشاء پلیمری-سرامیکی منجر به افزایش زبری سطح از 0/02 ± 0/329(منیزیم - آلومینیوم AZ91) به 34/0 ± 792/7 میکرومتر شده است. به منظور ارزیابی توانایی تشکیل آپاتیت روی نمونه ها، از آزمون مایع شبیه ساز بدن (بافر فسفات) استفاده شد. نتایج نشان میدهد که تشکیل لایه آپاتیت روی سطح نمونه میتواند به عنوان معیاری از زیست تخریب پذیریدر نظر گرفته شود

کلیدواژه‌ها

کیتوسان؛ پلی کاپرو لاکتون؛ غشاء پلیمری؛ آلیاژ منیزیم؛ زیست تخریب پذیری؛ بافرفسفات

مراجع

[1] E. M. Christenson, K. S. Ansecth, J. J. V. D. Bcuckcn, C. K. Chan, B. Ercan, J. A. Jansen, C. T. Laurencin, W. J. Li, R. Murugan, L. S. Nair, S. Ramakrishna, Tuan, R. S. "Nanobiomaterials application in orthopedics", Journal of Orthopedic Research, vol. 25, pp. 11-22, 2006.

[2] L. Ghorbanian, R. Emadi, S.M. Razavi, H. Shin, and A. Teimouri, "Fabrication and characterization of novel diopside/silk fibroin nanocomposite scaffolds for potential application in maxillaofacial bone regeneration", International Journal of Biological Macromolecules, vol. 58, pp. 275-280, 2013.

[3] Y. Xin, T. Hu, and P.K. Chu, "In vitro studies of biomedical magnesium alloys in a simulated physiological environment: a review", Acta biomaterialia, Vol. 7, Pp.1452-1459, 2011.

[4] J.G., siler, and J. Johnson, "Lliac crest autogenous bone grafting: donor site complications", Journal South Orthopedic Association, vol. 9, pp. 91-97, 2000.

[5] Y. Tabata, "Recent progress in tissue engineering", Drug Discovery Today, vol. 6, pp. 483-487, 2001.

[6] M. Saini, Y. Singh, P. Arora, V. Arora, and K. Jain, "Implant biomaterials: comprehensive review", World Journal of Clinical Cases: WJCC, vol. 3, pp. 52-57, 2015.

[7] K.S. Katti, "Biomaterials in total joint replacement", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 39, pp. 133-142, 2004.

[8] A. Zomorodian, M. P. Garcia, T. Moura e Silva, J. Fernandes, M. H. Fernandes, and M. F. Montemor, "Corrosion resistance of a composite polymeric coating applied on biodegradable AZ31 magnesium alloy", Acta Biomaterialia , vol. 9, pp. 8660-8670, 2013.

[9] T. Hanas, T.S. Kumar, G. Perumal, and M. Doble, "Tailoring degradation of AZ31 alloy by surface pre-treatment and electrospun PCL fibrous coating", Materials Science and Engineering: C, vol. 65, pp. 43-50, 2016.

[10] D. Zhao, F. Witte, F. Lu, J. Wang, J. Li, and L. Qin, "Current status on clinical applications of magnesium based orthopaedic implants: A review from clinical translational perspective", Biomaterials, vol. 112, pp. 287-302, 2017.

[11] D. Bian, W. Zhou, J. Deng, Y. Liu, W. Li, and X. Chu, "Development of magnesium-based biodegradable metals with dietary trace element germanium as orthopaedic implant applications", Acta biomaterialia, vol. 64, pp. 421-436, 2017.

[12] N. Li, and Y. Zheng, "Novel magnesium alloys developed for biomedical application: a review", Journal of Materials Science & Technology, vol. 29, pp. 489-502, 2013.

[13] Y. Chen, Z. Xu, C. Smith, and J. Sankar, "Recent advances on the development of magnesium alloys for biodegradable implants", Acta biomaterialia, vol. 10, pp. 4561-4573, 2014.

[14] S. Najeeb, Z. Khurshid, J.P. Matinlinna, F. Siddiqui, M. Z. Nassani, and K. Baroudi, "Nanomodified peek dental implants: Bioactive composites and surface modification-A review", International journal of dentistry, pp. 261-271, (2015).

[15] S. Sadeghzade, F. Shamoradi, R. Emadi, and F. Tavangarian, "Fabrication and characterization of baghdadite nanostructured scaffolds by space holder method", Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, vol. 68, pp. 1-7, (2017).

[16] Q. Z. Chen, I. D. Thompson, and A. R. Boccaccini, "45S5 Bioglass-derived glass-ceramic scaffolds for bone tissue engineering", Biomaterials, vol. 27, pp. 2414-2425, 2006.

[17] H. Bakhsheshi-Rad, E. Hamzah, A. Ismail, M. Aziz, M. Kasiri-Asgarani, and E. Akbari, et al., "Synthesis of a novel nanostructured zinc oxide/baghdadite coating on Mg alloy for biomedical application: In-vitro degradation behavior and antibacterial activities", Ceramics International, vol. 43, pp. 14842-14850, 2017.

[18] A. Golshirazi, M. Kharaziha, and M. Golozar, "Polyethylenimine/Kappa Carrageenan:"Micro-arc Oxidation Coating for Passivation of Magnesium Alloy", Carbohydrate Polymers, vol. 167, pp. 185-195, 2017.

[19] T. Hanas, T.S. Kumar, G. Perumal, and M. Doble, "Tailoring degradation of AZ31 alloy by surface pre-treatment and electrospun PCL fibrous coating", Materials Science and Engineering: C, vol. 65, pp. 43-50, 2016.

[20] P.N. Chavan, M. m. Bahir, R. u. Mene, M. P. Mahabole, and R. S. Khairnar, "Study of nanobiomaterial hydroxyapatite in simulated body fluid: formation anf growth of apatite", Materials Science and Engineering :B, vol. 168, pp 224-230, 2010.

[21] S. Sadeghzade, F. Shamoradi, R. Emadi, and F. Tavangarian, "Fabrication and characterization of baghdadite nanostructured scaffolds by space holder method", Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, vol. 68, pp. 1–7, 2017.

[22] M. Razavi, M. Faith, O. Savabi, B. H. Beni, D. Vashaee, and L. Tayebi, "Surface microstructure and in vitro analysis of nanostructured akermanite (Ca2MgSi207) coating an biodegradable magnesium alloy for biomedical applications", Colloids and Surfaces B:Biointerface, vol.117, pp 432-440, 2014.

[23] Y. Zhang, and C. W. Yan, "Development of anodic film on Mg alloy AZ91D", Surface and Coatings Technology", vol. 201, pp. 2381–2386, 2006.

[24] F. Brusciotti, D. Snihirova, H. Xue, M. Montemor, S. Lamaka, and M. Ferreira, "Hybrid epoxy–silane coatings for improved corrosion protection of Mg alloy", Corrosion Science, vol. 67, pp. 82–90, 2018.

[25] L. d. Y. Pozzo, T. F. da Conceição, A. Spinelli, N. Scharnagl and A.T. Pires, "Chitosan coatings crosslinked with genipin for corrosion protection of AZ31 magnesium alloy sheets", Carbohydrate polymers, vol. 181, pp. 71-77, 2018.

[26] M. Kong, X. Chen, K. Xing, and H. Park,"Antimicrobial properties of chitosan and mode of action:a state of art review", International Journal of Food Microbiology,vol.144, no.1,pp.51-63, 2010.

[27] F. Tavangarian, and R. Emadi, "Nanostructure effects on the bioactivity of forsterite bioceramic", Material Letter, vol. 65, pp. 740-743, 2011.