فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال سوم شماره 2 (تابستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1388/06/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • سنتز نقاط کوانتومی هسته/پوسته CdSe/ZnS و بررسی اثربخشی آنها در مرگ سلول های راجی در شرایط آزمایشگاهی
    مریم پرویز، محمد ربیعی، محمدعلی شکرگزار، فتح الله مضطرزاده، فرزاد یوسفی قره باغی، مهدیس شایان، محمد رضا تحریری صفحات 89-97
    نقاط کوانتومی (نانوبلورهای نیمه هادی) و سیستم های هسته پوسته تهیه شده از آنها از جمله موادی هستند که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از میان این دسته از مواد نقاط کوانتومی کادمیم سلناید (CdSe) به تنهایی و یا به همراه پوسته ای از سولفاید روی (ZnS)، به دلیل پایداری نوری، بازدهی لومینسانس بالا و دامنه وسیعی از بازتاب آن هم در محدوده نور مرئی، مورد توجه ویژه در برخی کاربردهای مهندسی پزشکی هستند. در این تحقیق نقاط کوانتومی CdSeزیست سازگار و محلول در آب با روشی ساده و ارزان با استفاده از عامل بازدارنده ژلاتین سنتز شده است و سپس پوششی از ZnS به روش رسوبی بر روی آن قرار گرفته است. خواص نوری این نقاط با اندازه گیری میزان فوتولومینسانس ناشی از آنها بررسی شده است و زیست سازگاری آنها تا غلظت 200 mg/mlit با استفاده از تحلیل نتایج آزمون MTT تائید شده است. با قرار دادن گروه های مرکاپتو ساکسینیک اسید بر روی سطح این نقاط علاوه بر افزایش پایداری آنها در محیط آبی، سطح با گروه های کربوکسیلیک عاملدار شده است. این گروه ها در مجاورت گروه های آمینی آنتی بادی CD20، پیوند های آمیدی تشکیل داده است. به منظور بالا بردن بازده فرایند اتصال آنتی بادی ها به سطح نقاط کوانتومی از 1- اتیل-3-[3- دی متیل آمینو پروپیل] کربودی آیماید هیدروکلراید و هیدروکسی سولفوساکسین آیماید استفاده شده است. نتایج آزمون PAGE، افزایش kDal20 در وزن آنتی بادی ها را نشان می دهد که بیانگر کانژوگه شدن این پروتئین ها با نقاط کوانتومی مذکور است. غلظت های مختلف نقاط کوانتومی بیوکانژوگه شده در مجاورت سلول های رده لنفوئیدی B (راجی) قرار داده شده اند و با اعمال تابش در محدوده 400 nm (فرابنفش) در بازه های زمانی مختلف اثر لومینسانس حاصل از این نقاط کوانتومی بر مرگ سلول ها بررسی شده است.
    کلیدواژگان: کادمیم سلناید، سولفید روی، نقاط کوانتومی، هسته، پوسته، درمان سرطان
  • بررسی خواص فیزیکی، شیمیایی و پاسخ های سلولی بیوسرامیک ژیپس حاوی غلظت های مختلف استرانسیم
    حدیث بندگانی، سعید حصارکی، مسعود علیزاده صفحات 99-109
    هدف این مقاله بررسی اثر وارد کردن مقادیر مختلف یون استرانسیم (با درصد وزنی 0.19-2.23) به درون شبکه بیوسرامیک سولفات کلسیم بر خواص فیزیکی، ساختاری و زیستی در محیط in vitro و مقایسه آن با خواص نمونه سولفات کلسیم دی هیدراته (ژیپس) خالص به عنوان نمونه شاهد است. ژیپس حاوی استرانسیم (Sr-ژیپس) از مخلوط کردن پودر سولفات کلسیم نیمه هیدراته و محلول نیترات استرانسیم حاصل شد، سپس نمونه ها با آب مقطر شستشو داده شدند تا نمک های باقیمانده خارج شود. ژیپس تنها فازی بود که در ترکیب نمونه ژیپس خالص و استرانسیم دار حاصل شد و همچنین یک جابه جایی در زاویه پراش اشعه X به سمت زوایای کوتاه تر در الگوهای پراش نمونه های حاوی استرانسیم مشاهده شد. حضور استرانسیم در ساختار ژیپس استحکام ژیپس را افزایش و حلالیتش را کاهش داد. ریزساختار تمامی نمونه ها شامل بلورهای کوچک میله ای شکل و درهم فرو رفته است و در این میان بلورهای Sr-ژیپس طویل تر و ضخیم ترند. الگویEDXA نمونه ژیپس حاوی استرانسیم حضور یون های کلسیم و سولفور به عنوان عناصر اصلی ژیپس و مقدار جزئی استرانسیم را نشان داد. رهایش پیوسته استرانسیم از نمونه ژیپس حاوی استرانسیم به درون محلول شبیه سازی شده با بدن به مدت 14 روز مشاهده شد. نرخ تکثیر و فعالیت آلکالین فسفات سلول های استخوان ساز کشت داده شده روی نمونه های حاوی Sr نسبت به ژیپس خالص بهتر بود.
    کلیدواژگان: استرانسیم، بیوسرامیک، In vitro، ژیپس، سولفات کلسیم حاوی استرانسیم، تکثیر سلول های استخوان ساز
  • بررسی رفتار خوردگی آلیاژ حافظه دار نیکل- تیتانیم در محیط های فیزیولوژیکی شبیه سازی شده با بدن برای کاربردهای پزشکی
    مهرنوش زارع، جعفر خلیل علافی، بهنام امین احمدی، سید محمد مهدی هادوی صفحات 111-118
    امروزه آلیاژهای حافظه دار نیکل- تیتانیم به دلیل برخورداری از ویژگی هایی نظیر زیست سازگاری بسیار خوب، مقاومت به خوردگی بالا، رفتار ابرکشسان و حافظه داری، در صنعت پزشکی بسیار مورد توجه اند. در آلیاژهای نیکل- تیتانیم لایه سطحی غیرفعال اکسید تیتانیم از آزاد شدن نیکل به محیط جلوگیری می کند، با این حال وجود درصد بالای نیکل در این آلیاژها و حالت پایداری لایه سطحی غیرفعال موضوعی است که نظر محققان را به خود جلب کرده است. در این تحقیق رفتار خوردگی آلیاژ حافظه دار دوتائی نیکل- تیتانیم تولید شده با ترکیب اسمی %50.7 اتمی نیکل پس از انجام عملیات همگن کردن در 1050oC به مدت 24 ساعت مورد بررسی قرار گرفت. آزمون های الکتروشیمیایی پتانسیو دینامیک و پتانسیو استاتیک در دو محیط فیزیولوژیکی شبیه سازی شده با محیط بدن (محلول نمک طعام 0.9% وزنی و محلول رینگر) روی این آلیاژ انجام شد. پس از آزمون های خوردگی بررسی های ریزساختاری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. نتایج حاصل از جذب اتمی محلول باقیمانده از آزمایش پتانسیواستاتیک نشان داد که نیکل رها شده از این آلیاژ بسیار کمتر از میزان مجاز است. نتایج آزمایش های پتانسیو دینامیک میزان خوردگی حفره ای بیشتری در محلول رینگر نسبت به محلول نمک طعام 0.9% وزنی نشان دادند، ولی مشاهدات آزمون های پتانسیو استاتیک حاکی از آن است که میزان خوردگی حفره ای در محلول نمک طعام 0.9% وزنی نسبت به محلول رینگر بیشتر است.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار نیکل، تیتانیم، پتانسیواستاتیک، پتانسیودینامیک، آزاد شدن نیکل، محلول نمک طعام، محلول رینگر
  • بررسی ساختار، خواص حرارتی و رهایش داروی نانوساختار رسی (هیدروکسید دوگانه لایه ای) حاوی داروی ایبوپروفن
    سیده سارا شفیعی، مهران صولتی هشجین، مهرناز سالاریان صفحات 119-125
    رس های آنیونی یا هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بسیار شبیه به کانی رسی هیدروتالسیت با فرمول شیمیایی Mg6Al2 (OH) 16.CO3.4H2O هستند. هیدروکسیدهای دوگانه لایه ای، موادی نانوساختار با بار مثبت هستند که می توانند با بیومولکول های دارای بار منفی مانند ویتامین ها، داروها و رشته هایDNA تشکیل نانوبیوهیبرید بدهند. در این مقاله، Mg/Al-LDH حاوی داروی ایبوپروفن با استفاده از روش های همرسوبی و تعویض آنیونی سنتز شد. ساختار LDH به وسیله روش های مشخصه یابی نظیر پراش پرتو ایکس، طیف سنجی فروسرخ، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. نحوه رهایش دارو از این هیبرید به صورت in vitro با استفاده از دستگاه طیف سنج فرابنفش بررسی شد. با توجه به نتایج به دست آمده، مشخص شد که ترکیب شبه هیدروتالسیت سنتز شده می تواند به عنوان شبکه میزبان عمل کرده و ایبوپروفن را به عنوان مهمان در ساختار خود بپذیرد و دارو را به شکل کنترل شده و در زمان های طولانی تری آزاد کند.
    کلیدواژگان: هیدروکسید دوگانه لایه ای، نانوبیوهیبرید، شبه هیدروتالسیت، رهایش کنترل شده، رس آنیونی
  • سنتز نانوذرات کلسیم فسفات دارای منیزیم در محیط حاوی اسیدهای آمینه
    روزبه کاظم زاده، علی اصغر بهنام قادر، سعید حصارکی، فاطمه حضرتی صفحات 127-133
    پودر هیدروکسی آپاتیت دارای منیزیم به روش شیمی تر و با استفاده از پیش ماده های نیترات کلسیم، نیترات منیزیم و دی آمونیوم هیدروژن فسفات در حضور اسید گلوتامیک سنتز شد. بر اساس یافته های حاصل از تحلیل حرارتی، نمونه ها در دماهای مشخص کلسینه شده و به روش های پراش پرتو ایکس، اسپکتروسکوپی مادون قرمز با انتقال فوریه و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد مطالعه قرارگرفتند. نتایج پراش پرتو ایکس نمونه سنتز شده در حضور اسید آلی نشان دهنده غالب بودن فاز (b-TCMP ((Ca1-xMgx) 3 (PO4) 2 در دمای 920oC است. هیچ قله مشخصی از فاز هیدروکسی آپاتیت در این دما شناسایی نشده است. این در حالیست که نمونه سنتز شده در غیاب اسید آمینه (نمونه شاهد) در این دما دارای هر دو فاز هیدروکسی آپاتیت و b-TCP است. از یافته های قابل توجه در این تحقیق کاهش شدید درجه بلورینگی نمونه های سنتز شده در دمای 90oC در اثر اضافه نمودن اسید گلوتامیک است. افزایش درجه بلورینگی نمونه سنتز شده در حضور اسید آمینه با افزایش دمای عملیات حرارتی بسیار بیشتر از نمونه شاهد است. بررسی های میکروسکوپ الکترونی عبوری روی نمونه های عملیات حرارتی شده در دمای 480oC نشان داد که استفاده از اسید گلوتامیک بیش از آنکه بر کشیده شدن کریستالیت ها اثر بگذارد بر کوچک شدن آنها موثر بوده است. ابعاد نانوذرات تهیه شده در حضور اسید آمینه بر اساس مشاهدات میکروسکوپی حدود 60*150 nmو در نمونه شاهد حدود nm 150*500 است. اندازه کریستالیت های تخمین زده شده با استفاده از رابطه شرر در نمونه شاهد حدود 40 nm بوده ولی به دلیل درجه بلورینگی اندک، در مورد نمونه های سنتز شده در حضور اسید آلی قابل محاسبه نیست.
    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت دارای منیزیم، کلسیم فسفات، نانوذرات، اسید گلوتامیک، بیومیمتیک
  • بررسی سینتیک انحلال کلسیم فسفات های کربناتی بی شکل در محیط شبیه سازی شده استئوکلاستی
    علی نعمتی، عبدالرضا شیخ مهدی مسگر، فتح الله مضطرزاده صفحات 135-149
    در این مقاله سینتیک انحلال سیمان ها و همچنین کلسیم فسفات های بی شکل در محیط اسیدی استئوکلاستی بر اساس مدل هسته و یا ذره کوچک شونده با درنظر گرفتن واکنش های مذاب- جامد به بحث گذاشته شده است. بر اساس این مدل سه مرحله نفوذ ترکیب شونده A از میان فیلم احاطه کننده، واکنش شیمیایی A با جامد در سطح واکنش و یا نفوذ از میان لایه محصول تشکیل شده روی سطح جامد می توانند کنترل کننده سرعت واکنش باشند. در سیستم مورد نظر، دو حالت به بحث گذاشته شده است: 1- مدل هسته کوچک شونده (لایه محصول تشکیل شود) 2- مدل ذره کوچک شونده (لایه محصول تشکیل نشود) از داده های عملی به دست آمده برای تحلیل مدل ها و سازوکارهای مطرح استفاده شد. بررسی ها نشان داد که در اثر انحلال کلسیم فسفات های آپاتیتی، مقادیر زیادی کلسیم در همان لحظات اولیه وارد محلول می شود. حضور کلسیم در محلول سبب می شود تا در مراحل اولیه انحلال، فیلم تشکیل شده روی ذرات حاوی کلسیم در مقادیر زیاد باشد. در صورت حضور کربنات در ترکیب ماده، به دلیل ورود کربنات به محلول امکان تشکیل کمپلکس کلسیم- کربنات وجود خواهد داشت. در نتیجه میزان غلظت اشباع کلسیم به صورت چشمگیری کاهش می یابد. در مواد کریستالین در دوره های زمانی اولیه، کلسیم وارد شده به محلول در اثر انحلال نمونه در مقایسه با مواد بی شکل کمتر است در نتیجه طول دوره زمانی اولیه در این گونه مواد تا اندازه ای کوتاه تر از مواد بی شکل فاقد کربنات (مثل H1T) است. بر این اساس پیش بینی شده است که رفتار سیمان ها که یک نوع ماده نسبتا بلورین اما حاوی کربنات هستند؛ مابین ترکیبات بلورین فاقد کربنات و انواع بی شکل کربناتی باشد. نتایج حاصل نشان داد که سینتیک انحلال سیمان های توسعه یافته و همچنین کلسیم فسفات های بی شکل در محیط اسیدی استئوکلاستی از دو مدل ذره کوچک شونده (در زمان های ابتدایی) و مدل هسته کوچک شونده پیروی می کند هر چند که مرحله تعیین کننده سرعت، نفوذ از لایه محصول است. لایه محصول می تواند یک نوع کلسیم فسفات بی شکل مقاوم در برابر اسید و/ یا DCPD باشد.
    کلیدواژگان: سینتیک، کلسیم فسفات های کربناتی بی شکل، مدل های هسته و یا ذره کوچک شونده، نفوذ
  • سنتز و بررسی خواص نانوپودرهای هیدروکسی آپاتیت، فلوئورهیدروکسی آپاتیت و فلوئورآپاتیت تهیه شده به روش سل- ژل
    بابک فرسادزاده، علی اصغر بهنام قادر، صدیقه جوقه دوست صفحات 151-160
    در این پژوهش پودرهای هیدروکسی آپاتیت (HA)، فلوئورهیدروکسی آپاتیت (FHA) و فلوئورآپاتیت (FA) در ابعاد نانومتری با روش سل- ژل سنتز شدند. این پودرها قابلیت استفاده بالقوه در ترمیم استخوان و دندان را دارند. نیترات کلسیم آبدار [Ca(NO3)2، 4H2O MERK] و تری اتیل فسفیت [TEP، (C2H5O) 3P MERK)] به عنوان پیش ماده در اتانل استفاده شدند. برای دست یابی به مقدار استوکیومتری Ca/P برابر با 1.67، محلول TEP به صورت قطره قطره به محلول نیترات کلسیم آماده شده، اضافه شد. پس از پیرسازی و خشک نمودن نمونه ها، عملیات حرارتی در دمای 550oC انجام شد. آمونیوم فلوراید نیز به منظور تامین فلوئور برای دست یابی به فلوئورهیدروکسی آپاتیت و فلوئورآپاتیت به محلول اضافه شد. تغییرات ساختاری، ریخت شناسی پودر، تغییرات شیمیایی و آنالیز فازی و همچنین رفتار In vitro پودر به وسیله طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، دستگاه زتاسایزر (DLS) و آزمایش کشت سلولی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج مطالعات XRD و FTIR نشان دهنده ایجاد ترکیبات آپاتیت در همه نمونه هاست. بر اساس نتایج XRD با افزایش مقدار پیش ماده دهنده فلوئور درصد فاز فلوئورآپاتیت، درجه بلورینگی و اندازه بلورک ها افزایش یافت. آزمایش FTIR نشان دهنده جانشین شدن F- در موقعیت های یون OH- و تشکیل فلوئورهیدروکسی آپاتیت یا فلوئورآپاتیت خالص است. نتایج تحلیل SEM نیز بیانگر این است که با افزایش میزان فلوئور، تمایل به توده ای شدن پودر بیشتر شده است. اندازه ذرات پودر اندازه گیری شده با دستگاه زتاسایزر در نمونه های مختلف پودر در محدوده 100 nm تاnm 160 است. الگوی پراش به دست آمده در مطالعات TEM نشان می دهد که با افزایش یون فلوراید، درجه بلوری و اندازه بلورک ها تا اندازه ای افزایش داشته است. اندازه گیری مستقیم ابعاد بلورک ها در مشاهدات TEM، مقادیری در محدوده 20 nm تا 50 nm را نشان می دهد. نمونه های دارای مقادیر بیشتر فلوئور آپاتیت، به افزایش تعداد سلول ها در آزمایش کشت سلول های فیبروبلاست منجر شدند. این امر بیانگر اثر مثبت افزودن فلوئور بر رشد سلول ها و زیست سازگاری پودر فلوئورهیدروکسی آپاتیت است.
    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، فلوئورهیدروکسی آپاتیت، فلوئورآپاتیت، نانوپودر، سل - ژل
|
  • Synthsis Of Cdse/Zns Core Shell Quantum Dots And In Vitro Evaluation Of Their Emission Effects On Raji Cells Death
    Maryam Parviz, Mohammad Rabiee, Mohammad Ali Shokrgozar, Fathollah Moztarzadeh, Farzad Yousefi Gharebaghi, Mahdis Shayan, Mohammad Reza Tahriri Pages 89-97
    A great deal of attention has been drawn to the colloidal chemistry based semiconductor nanocrysallites, also known as quantum dots (QDs). Because of the strong quantum confinement, quantum dots have unique size-dependent optical properties, which are much more superior to the conventional organic fluorescence materials. In addition, strong chemical resistant makes inorganic semiconductor QDs an ideal candidate for next-generation of bio-labels and other biomedical applications. This study presents a synthesize method of high quality biocompatible CdSe QDs in aqueous solution by using gelatin as inhibitor. A thin ZnS layer was grown on CdSe QDs, forming a CdSe/ZnS core/shell structure, to improve the photoluminescence. The optical properties of the QDs were characterized by photoluminescence spectra. The stability of CdSe/ZnS QDs in aqueous solution has been improved with capping in mercaptosuccinic acid (MSA) groups. PAGE test results show that carboxylic groups of MSA have interacted with NH2 agent of CD20 antibodies. We evaluate the in vitro efficiency of the luminescence of the bioconjugated QDs to kill Raji cells. Raji cells have anti-CD20 which can especially connect to CD20-QDs. In conclusion, we found that CD20-CdSe/ZnS bioconjugated QDs with different concentration 50-250 µg/mL which have been exited at 400nm in 2h intervals can result in Raji cells death. This study shows the potential of CdSe/ZnS for cancer treatment.
    Keywords: Quantum dots, Cdse, Zns, Core, Shell, Cancer Threatment
  • Physicochemical Properties And Cellular Responses Of Various Amounts Of Strontium-Doped Gypsum Bio Ceramics
    Hadis Bandegani, Saeed Hesaraki, Masoud Alizadeh Pages 99-109
    The aim of the present paper is to investigate the effect of incorporating various amounts of strontium ions (0.19 - 2.23 wt%) into calcium sulfate bio ceramics on the physical, structural properties and in vitro bioactivity and compare these properties with those of a pure calcium sulfate dehydrate (gypsum) as control. Strontium-doped gypsum (Sr-gypsum) was obtained by mixing calcium sulfate hemihydrates powder and solutions of strontium nitrate followed by washing the specimens with distilled water for the removal of residual salts. Gypsum was the only phase found in the composition of both pure and Sr-gypsum meanwhile a shift into lower diffraction angles was observed in the x-ray diffraction patterns of doped specimens. The Sr-doped sampled exhibited higher compressive strength and lower solubility than pure gypsum. Microstructure of all gypsum specimens had been composed of many rod-like small crystals entangled to each others with more elongation and higher thickness in the cases of Sr-gypsum. EDXA pattern of Sr-gypsum showed the presence of calcium and sulfur ions as the main elements of gypsum as well as slight amount of strontium ion. A continuous release of strontium was observed from the Sr-gypsum after soaking in simulated body fluid for 14 days. Proliferation rate of cultured osteoblasts and higher alkaline phosphatase activity on doped samples was better compared to pure gypsum.
    Keywords: Strontium, Bio Ceramics, In vitro, Gypsum, Sr-Containing Calcium Sulfate, Osteoblasts Proliferation
  • Corrosion Behavior Of Shape Memory Ni-Ti Alloys In The Physiological Environment Simulated By Body Fluids For Medical Application
    Mehrnoush Zare, Jafar Khalil Allafi, Behnam Amin Ahmadi, Seyed Mohammad Mehdi Hadavi Pages 111-118
    Ni-Ti shape memory alloys display unique properties such as high corrosion resistance, biocompatibility, super elasticity and shape memory behavior. They also are suitable materials for medical applications. In spite of high Ni content (above 50%) of Ni-Ti shape memory alloys, these materials represent good biocompatibility due to formation of Titanium oxide (TiO2) passive layer. Although TiO2 passive layer in these alloys can prevent releasing nickel to the environment, high nickel content and stability of passive layer in these alloys are very debatable subjects. In this study a Ni-Ti shape memory alloy with nominal composition of 50.7 atom% Ni was produced by vacuum induction melting (VIM) process. Homogenization treatments of samples were performed at 1050C for 24 hours. Microstructure and chemical composition of specimens were analyzed. Electrochemical tests were performed in two physiological environments of Ringer solution and NaCl 0.9% solution. In order to determine the amount of released Ni, the solution after potentiostatic tests was analyzed by atomic absorption spectroscopy. The samples after corrosion tests were investigated using Scanning Electron Microscopy (SEM). Furthermore corrosion products were analyzed by X-Ray Diffraction (XRD). Results indicate that the breakdown potential of the Ni-Ti alloy in NaCl 0.9% solution is higher than that in ringer solution. Topographical evaluations show that corrosion products are nearly the same in all samples.
    Keywords: Ni-Ti Shape Memory Alloy, Potentiostatic, Potentiodynamic, Nickel Release, Nacl, Ringer Solution
  • Evaluation Of Structure, Thermal Property And Drug Release Of Nano-Structure Clay (Layered Double Hydroxide) Containing Ibuprofen
    Seyede Sara Shafiei, Mehran Solati Hashjin, Mehrnaz Salarian Pages 119-125
    Layered double hydroxides (LDHs) are layered solid materials having positively charged layers. A variety of negatively charged biomolecules can be hybridized with LDHs to evolve into bio-LDH Nano hybrids, including vitamins, drugs and DNA strands as well as simple organic acids. In this research, Mg-Al-LDH containing drug was synthesized by coprecipitation and anion exchange methods. The LDH structure was characterized by X-Ray Diffraction XRD, FTIR, SEM and STA techniques. The in vitro release profile of nano hybrids was analyzed by UV spectrophotometer. It was concluded that the present biocompatible hydrotalcite-like compound can be an excellent host material for encapsulating Ibuprofen and can play a role as a delivery vehicle for a controlled release.
    Keywords: Layered Double Hydroxide, Nano Bio Hybrids, Hydrotalcite-Like, Controlled release, Anionic Clay
  • Synthesis Of Magnesium Calcium Phosphate Nanoparticles Using Biomimetic Method In Amino Acids Environment
    Rouzbeh Kazemzadeh, Ali Asghar Behnamghader, Saeed Hesaraki, Fateme Hazrati Pages 127-133
    Magnesium-contained Hydroxyapatite Nano powder was synthesized by wet chemical method using calcium nitrate tetra hydrate, magnesium nitrate hexa hydrate and di ammonium hydrogen phosphate in the presence of Glutamic acid. According to thermal analysis (STA) findings the samples were calcinated at specific temperatures and characterized by XRD, FTIR and TEM analysis. XRD results showed the that b-TCP ((Ca1-xMgx)3(PO4)2) was the dominant phase at 920°C. No characteristic peaks of hydroxyapatite were observed at that temperature. In contrast, the sample which was synthesized in the absence of Glutamic acid, contained both hydroxyapatite and b-TCP phase. The Findings showed a rapid decline in degree of crystallinity at 90°C with presence of Glutamic acid in reaction media. Transmission electron microscopy (TEM) observations on heat treated samples at 480°C revealed that using Glutamic acid has noticeable effect on crystallite size instead of its growth orientation. Dimensions of biomimetic nanoparticles as observed by TEM were 150x60nm and in the witness sample was 500x150nm. According to Scherrer formula for crystallite size, the size of the witness sample was calculated about 40nm. However, because of low degree of crystallinity it was impossible to calculate the size of Glutamic contained samples.
    Keywords: Magnesium Hydroxyapatite, Magnesium Calcium Phosphate, Nanoparticles, Glutamic Acid, Biomimetic
  • Dissolution Kinetics Of Amorphous Calcium Phosphate In The Simulated Osteoclastic Medium
    Ali Nemati, Abdorreza Sheikh Mehdi Mesgar, Fathollah Moztarzadeh Pages 135-149
    In this paper, dissolution kinetics of Amorphous Calcium Phosphate as well as cements in the Simulated Osteoclastic Medium (SOM) was evaluated based on the Shrinking Core models considering the liquid-solid reactions. Based on this model, three steps may be considered as controlling steps in the system: diffusion of component A through the surrounding films, reaction of component A with solid on the surface and diffusion through the interface. Two cases were considered here: 1. Shrinking Core model with formation of the intermediate phase 2. Shrinking Core model without formation of the intermediate phase Then, experimental data were used for the evaluation of the controlling steps and its mechanism (s). The results showed that enough amounts of calcium were entered into the solution in the initial stage of the process. This in turn causes to form a film on the particles, and the potential of calcium carbonate complex, resulted in the reduction of calcium saturation in the system. The amounts of entered calcium into the solution were higher in the amorphous system. In other words, a longer time is required in the crystalline system for more entrance of calcium into the solution (as in the sample H1T). Based on these observations, it was concluded that the approximately crystalline cements with carbonate falls between the crystalline cements without carbonate and amorphous system (The amounts of entered calcium into the solution). Dissolution rate of ACCPs in the Simulated Osteoclastic Medium (SOM) was dependent on the contents of carbonate and remaining water. Dissolution behavior in the SOM showed that the behavior of ACCP (high carbonate)–DCPD–PHA–Gelatin system was comparable to the ACCP (low carbonate)-DCPD. The presence of PHA and gelatin in cement system decreased the dissolution rate. The dissolution kinetics of the cements and ACCPs in the SOM was likely controlled by the formation of an acid-resisting ACP and/or DCPD as product layer.
    Keywords: Kinetics, Amorphous Calcium Phosphate, Shrinking Core Model, Diffusion
  • Synthesis And Characterization Of Sol-Gel Derived Hydroxyapatite, Fluor-Hydroxyapatite And Fluor Apatite Nano Powders
    Babak Farsadzadeh, Ali Asghar Behnamghader, Sedighe Joughedust Pages 151-160
    In this study hydroxyapatite (HA), flour-hydroxyapatite (FHA) and fluorapatite (FA) nanopowders synthesized by sol-gel route. Theses powders are used as biocompatible materials for bone replacement and teeth restoration. Ammonium fluoride (NH4F MERK), calcium nitrate [Ca(NO3)2,4H2O MERK] and triethyl phosphite [TEP, (C2H5O) 3P MERK)] were used as F, Ca and P precursors respectively. Triethyl phosphite was first hydrolyzed in ethanol with a small amount of distilled water. To prepare FHA and FA, an appropriate amount of the NH4F powder was added directly to TEP solution. The appropriate amounts of TEP solution was added dropwise to the calcium nitrate solution to yield a stoichiometric ratio of Ca/P=1.67. The resulted solution stirred for 1 h and aged at 25°C for 24 h and 40°C for 72h afterward. After oven drying at 80°C, the powder samples were heat-treated at 550°C for 1 h in air. Microstructural characteristics, powder morphology, chemical structure and phase analysis and in vitro study were performed by Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infra-Red (FTIR), Zetasizer instrument and cell culture method. Fluoride-substituted hydroxyapatite powders (FHA) and Fluor apatite (FA) were successfully fabricated via a sol–gel technique with the incorporation of different levels of fluoride ions. Nearly complete substitution of the OH¯ by F¯ occurred with heat treatment, which was confirmed by FTIR analysis. The particle size distribution of powders evaluated by a zeta-sizer instrument was 100-160nm. The XRD results showed that the crystal size of powders is 20-50nm. The phase stability and crystallinity were different depending on the level of fluoride substitution. Moreover, the crystallinity and crystallite size of the powders increased with fluoride substitution. These improvements in the crystallization and phase stability of the apatite structure, resulting from the fluoride substitution via the sol– gel process, suggest enhanced performance of the FHA powders. The cellular response to the HA, FHA and FA powder was assessed by an in vitro culture method using fibroblastic L929 cells. After culturing for 3 days, the results showed that the number of cells increased with increasing fluoride substitution.
    Keywords: Hydroxyapatite, Fluor-Hydroxyapatite, Fluor Apatite, Nano powder, Sol-gel