بازرسی الیاف نساجی پزشکی قانونی به وسیله تصویربرداری رامان و آنالیز چند متغیره

Forensic examination of textile fibres using Raman imaging and multivariate analysis

نکات مهم
چکیده گرافیکی
چکیده
1. مقدمه
2. آزمایشی
3. نتایج و بحث
4. نتیجه گیری و روندهای آینده
منابع

چکیده

     نشان داده شده است که تکنیک های طیف سنجی ارتعاشی برای شناسایی و مقایسه الیاف نساجی و پارچه های لباس بسیار مناسب هستند. از سوی دیگر، حالت های جدید تصویربرداری شیمیایی بر اساس این تکنیک های طیف سنجی، در زمینه های متعددی موثر واقع شده اند. این امر به ویژه برای تجسم شیمیایی و غربالگری نمونه‌های مختلف از جمله مدارک قضایی (بررسی صحنه جرم)، محصولات شیمیایی و غذایی (کنترل کیفیت)، بافت‌های بیولوژیکی و موجودات زنده (تصویربرداری پزشکی) و همچنین موارد دیگر مهم است. این مطالعه، بررسی پزشکی قانونی و تجسم شیمیایی انتخابی الیاف نساجی و پارچه‌های لباس را با استفاده از تصویربرداری رامان بررسی می‌کند. چهار آزمایش انجام شد که بر غربالگری مواد مختلف متمرکز بود که عبارتند از: (i) مواد مختلف سفید تهیه شده از 100٪ پنبه (گازپانسمان، پنبه هیدروفیل، تی شرت، و گوش پاک کن)، (ii) پارچه های پلی استر و پنبه ای با رنگ یکسان، (iii) پنج پارچه پنبه ای در رنگهای مختلف، و (iv) الیاف نساجی با جنسهای متفاوت (اکریلیک، پنبه، نایلون، پلی استر، و ابریشم). از چد روش تجزیه و تحلیل کمومتری چند متغیره از جمله تجزیه و تحلیل المان اصلی (PCA)، تحلیل واریانس چند متغیره (MANOVA)، و تفکیک منحنی چند متغیره (MCR) برای بهبود مقایسه بصری محدود طیف ها که با چشم غیر مسلح انجام شد، استفاده شد. نتایج، شایستگی تصویربرداری رامان را برای تمایز الیاف و پارچه‌های نساجی از لحاظ آماری با توجه به ترکیب شیمیایی جنس لباس و ماده رنگرزی، نشان داد.

آزمایشی
نمونه ها
     انواع نمونه های نساجی تهیه شده از 100٪ پنبه: گازپانسمان، پنبه هیدروفیل، گوش پاک کن ، و تی شرت سفید به عنوان چهار ماده مختلف سفید مورد مطالعه قرار گرفتند. برش هایی از شش تی شرت در رنگ های مختلف (یکی تهیه شده از 100% پلی استر و 5 مورد تهیه شده از 100% پنبه) برای مطالعه تمایز پنبه-پلی استر و همچنین تمایز بین پنج پارچه پنبه ای با رنگ های مختلف انتخاب شدند. این مواد (پنبه و پلی استر) دو ماده نساجی مرتبط و غالب در پوشاک در سراسر جهان محسوب می شوند (3،5). در نهایت، پنج الیاف نساجی مختلف که بر روی نوار چسب پلیس بازیابی شده بود نیز مورد مطالعه قرار گرفتند. این الیاف بین دو لایه نوار چسب محکم چسبانده شدند و مستقیما مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نوار چسب و همچنین الیاف نساجی (اکریلیک، پنبه، نایلون، پلی استر و ابریشم) توسط Guardia Civil (نیروی پلیس اسپانیا) فراهم شدند. این الیاف نساجی، بخشی از مجموعه الیافی بودند که طی سال‌ها توسط نیروهای پلیس جمع‌آوری شده بودند. گازپانسمان، پنبه هیدروفیل، گوش پاک کن، و تی شرت از یک سوپر مارکت محلی در اسپانیا خریداری شده است.

     برشهای گاز پانسمان، پنبه هیدروفیل و تی شرت در اندازه تقریبا کمتر از 5×5 mm2 ، با ضخامت 800 μm بودند. قطر الیاف نساجی بین 10 تا 25 μm بود، هرچندکه الیاف برخی از مواد، به ویژه پنبه، نایلون و ابریشم، در هم آمیخته شده بودند و رشته هایی با قطر بین 300 تا 600 μm را ایجاد کرده بودند.

ابزارهای تجزیه و تحلیل تصویربرداری رامان
     اندازه گیری های تصویربرداری رامان بر روی میکروسکوپ تصویربرداری Thermo DXRxi Raman (Thermo Fisher Scientific, Waltham, USA) مجهز به یک دستگاه جفت شده با بار الکترون افزا (EMCCD)، یک لیزر با طول موج تحریک 455 nm، و یک گریتینگ با 1200 خط mm-1 انجام شد. این تجهیزات با استفاده از نرم افزار تصویربرداری OMNICxi Raman کنترل می شد (1.0.0.2427; Thermo Fisher Scientific ، والتهام، ایالات متحده آمریکا). نمونه ها در آزمایشات 1، 2 و 4 با تنظیم 5 mW به عنوان توان لیزر و 50 μm به عنوان اندازه شکاف دیافراگم طیف‌نگار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نمونه های آزمایش 3 با استفاده از 3 mW ، به عنوان توان لیزر و با اندازه شکاف دیافراگم 25 μm طیف‌نگار آنالیز شدند. توان لیزر و دیافراگم طیف‌نگار در آزمایش 3 به منظور کاهش فلورسانس پارچه‌های تیره، به‌ویژه پارچه‌های نخی سیاه، کاهش یافت. در همه آزمایشات، محدوده طیفی اندازه گیری شده، از 3000 تا 200 cm-1 شیفت رامان با فاصله گذاری داده ها در حدود 1.93 mm-1 می باشد. با توجه به اهداف میکروسکوپ، نمونه های آزمایش 1، 2 و 3 (برش پارچه) با استفاده از هدف بزرگنمایی 4 برابر تجسم شد، در حالی که نمونه های آزمایش 4 (الیاف) با هدف بزرگنمایی 10 برابر تجسم شدند. از آنجایی که در نمونه های آزمایش 4 به جای برش پارچه از الیاف استفاده شده بود، بزرگنمایی بیشتر برای تجسم درست آنها ضروری بود.

یک رویکرد چند مقیاس XFEM برای بررسی رفتار شکستگی مواد ترکیبی الهام گرفته زیستی

A multiscale XFEM approach to investigate the fracture behavior of bio-inspired composite materials

چکیده

1- مقدمه

2- مدل محاسباتی

2-1 مدل هندسی

2-2 تحلیل های عددی و ویژگی های مواد

3- نتایج و مباحث

نکات جمع بندی

چکیده

در تنظیمات روش های نو ظهور در طراحی مواد، ما استفاده از روش المان محدود توسعه یافته (XFEM) را بررسی می کنیم تا رفتار ترکیب های تقویت شده با فیبر با الهام از استخوان های زیستی را بررسی کرده و تاثیر آن را بر روی شکستگی بررسی کنیم. خروجی شبیه سازی ها نشان دهنده ی تطابق خوب با نتایج آزمایشی می باشد و نشان دهنده ی نقش کلیدی است که توسط ریز ساختار های ناهمگن در تغییر میدان تنش ایجاد می شود و ترمرکز تنش در نوک ترک را تغییر می دهد و ما همچنین نقش بحرانی سطح مشترک ( یعنی خط سیمان) را در ایجاد فعال سازی مکانیزم های سفت شدگی استخوان بررسی می کنیم تا بتوانیم تحمل کلی شکست این ترکیب ها را بررسی کنیم.

نکات جمع بندی

به صورت خلاصه، این مقاله یک روش عددی جدید مبتنی بر XFEM را ارائه می کند تا بتوان رفتار مکانیکی مواد مرکب الهام گرفته زیستی را که قبلا طراحی و تولید شده است را بررسی کرد و نقش ویژگی های ریز ساختار (خط سیمان) در روند شکستگی را بررسی کرد. خروجی این مطالعه نشان می دهد که این مدل می تواند رفتار آزمایشی و مکانیزم های سفتی را تقلید کند و تطابق خوبی از نظر ویژگی های مکانیکی و حالت های شکست دارد. نتایج ما در رابطه با نقش خط سیمان در ترکیب های زیستی ما اطلاعات جدیدی را ارائه داده و نشان دهنده ی اهمیت تقلید این ویژگی ها به عنوان یک ناحیه ی مشترک در مواد الهام گرفته از شرایط زیستی می باشد و منجر به افزایش فعال سازی مشخصه های مکانیزم های سفت شدن و ارتقای سفتی شکستگی می باشد. این روش های عددی پیشنهاد شده را می توان تنها برای پیش بینی حالت های شکست مواد مرکب استفاده کرد، همچنین می توان از آن ها برای ارزیابی نقش ریز ساختار های رفتار شکستگی کلی استفاده کرد. نتایج ارائه شده ممکن است منجر به درک بهتر روابط بین ساختار و ویژگی ها در مواد زیستی و زیست تقلیدی شود. با پیشرفت به جلو، این قالب کاری را می توان به عنوان یک ابزار برای بهبود راه حل های جدید طراحی استفاده کرده و راه حل های بهینه ای را در آینده ارائه کند و از تکنیک های بهینه سازی بهره ببرد.

Abstract

In the setting of emerging approaches for material design, we investigate the use of the extended finite element method (XFEM) to predict the behavior of a newly designed bone-inspired fiber-reinforced composite and to elucidate the role of the characteristic microstructural features and interfaces on the overall fracture behavior. The outcome of the simulations, showing a good agreement with the experimental results, reveals the fundamental role played by the heterogeneous microstructure in altering the stress field, reducing the stress concentration at the crack tip, and the crucial role of the interface region (i.e. cement line) in fostering the activation of characteristic toughening mechanisms, thus increasing the overall flaw tolerance of the composite.

4- Concluding remarks

In summary, this paper presented a novel numerical approach, based on XFEM, to investigate the mechanical behavior of a de novo bio-inspired composite, previously designed, manufactured and tested by the authors, and the role of a characteristic microstructural feature (i.e. the cement line) in the fracture process. The outcome of this study shows that the models were able to mimic the experimentally observed behavior and toughening mechanisms, showing a good agreement in terms of mechanical properties and failure modes. Our results also shed light on the role of the cement line in our bone-inspired composite and demonstrate the importance of mimicking such feature – as interface region – in new bone-inspired materials, promoting the activation of characteristic toughening mechanisms and enhancing the fracture toughness. This proposed numerical approach can be used not only to predict the failure modes of composite materials, but also to investigate the role of the microstructure on the overall fracture behavior. The presented results may also provide a better understanding of the relationship between the structure and the properties in biological and biomimetic materials. Going forward, this framework could be used as a tool to improve the current design solution and propose future optimal solutions, also leveraging on optimization techniques.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک رویکرد چند مقیاس XFEM برای بررسی رفتار شکستگی مواد ترکیبی الهام گرفته زیستی

A multiscale XFEM approach to investigate the fracture behavior of bio-inspired composite materials

پیشرفت ها (به روز رسانی ها) در مش و بیومتریال

Updates in Mesh and Biomaterials

1 Introduction

Prior publications of the Surgical Clinics of North America have highlighted the technical challenges of abdominal wall reconstruction. In 2008, the issue dedicated to abdominal wall reconstruction discussed the biology of hernia formation, the history of hernia repair, open and laparoscopic ventral hernia repair, and the benefits of the use of prosthetic mesh on patient outcomes. Despite the vast selection of mesh brands available, nearly all mesh continues to use 1 of 3 basic materials—polypropylene, polyester, or polytetrafluoroethylene in various combinations with or without barrier coating. The mesh types differ in many characteristics, including their tensile strength, elasticity, and weight, which depends on pore size and the weight of the polymer. Heavy weight mesh uses thick polymers, small pore size, and high tensile strength, whereas light weight mesh uses thinner polymers and larger pores.

In the 2008 Surgical Clinics of North America publication, Bachman and Ramshaw1 discussed the wide variety of mesh products available for abdominal wall reconstruction and the challenge facing surgeons to choose the most appropriate mesh for ventral hernia repair. Interestingly, they concluded that there was no “best” mesh. Still a decade later, the decision of which mesh to use is based on several factors: the type of procedure being performed, the clinical situation (elective vs emergent, Centers for Diseased Control and Prevention [CDC] wound classification, etc), the desired handling characteristics to optimize mesh placement, material costs, and the products available to the surgeon based on hospital material contracts.1 In the same publication, Jin and Rosen2 described the limited data available specifically when comparing the long-term outcomes of for synthetic to biologic mesh. It seemed that most mesh selections were based on surgeon’s anecdotal experience. Clearly, prospective studies comparing clinical outcomes for the variety of meshes available is needed.2 In that same issue, Earle and Mark3 discussed the many variables of mesh designs, including the polymer used, fiber size, fiber strength, elasticity, pore size, density, and bioreactivity. These multiple variables do not allow for direct comparisons. Earle and Mark also stressed that, as more mesh types are being developed, surgeons must balance the uncertainty of long-term outcomes when introducing a new prosthetic against the more certain outcomes of existing products.3 This challenge remains true a decade later.

The 2013 publication of the Surgical Clinics of North America on abdominal wall reconstruction further addressed the clinical outcomes of biologic mesh and the safety of prosthetic mesh repair in contaminated settings. The literature exploring the use of biologic grafts in infected and contaminated fields was disappointing. Preclinical animal studies failed to demonstrate consistent evidence of biological mesh remodeling and long-term clinical outcomes using biologics revealed higher than expected recurrence rates.4 Alternatively, Carbonell and Cobb5 cited a relatively low morbidity rate associated with the use of light weight and even heavy weight polypropylene mesh in clean-contaminated and contaminated fields. At that time, however, many surgeons remained reluctant to change their practice based on this literature owing to fears of complications, specifically wound and mesh infections, and using prosthetic mesh off-label in CDC class II and III wounds.

The Surgical Clinics of North America is dedicating another publication to abdominal wall reconstruction in 2018, and this article provides an update on biomaterial research. This article specifically reviews synthetic, biologic, and biosynthetic mesh research and concludes with thoughts about the future of mesh research. This update highlights research that has been conducted since the prior publication to guide surgeons to make evidence-based choices about biomaterial for ventral hernia repair that are most appropriate for their patients.

بکارگیری هیدروژل ها برای احیا غضروف ها، از پلی ساکارید ها تا هیدروژل های مخلوط

Hydrogels for Cartilage Regeneration, from Polysaccharides to Hybrids

چکیده
1- مقدمه : روش های فعلی بالینی و نیاز برای توسعه ی روش های جدید
2- هیدروژل ها در بازسازی های بالینی
2-1- چارچوب های هیدروژل بدون سلول
2-2- چارچوب های هیدروژل همراه با سلول
3- پلی ساکارید ها در مقایسه با هیدروژل های ترکیبی
3-1- تکنیک های تولید و تاثیر آن ها بر روی ویژگی های هیدروژل ها
3-2- جنبش شناسی تخریب، ویژگی های فیزیکی ( قابلیت کاربرد) و تاثیرات زیستی
3-3- ویژگی های هیدروژل های مبتنی بر پلی ساکارید ها
3-4- پاسخ های زیستی هیدروژل های مبتنی بر پلی ساکارید ها
4- گرایش های آتی : از ترکیب مواد تا هیدروژل های ترکیبی
5- نکات جمع بندی
منابع

چکیده

هدف این مقاله : 1) مرور کردن جدید ترین موضوعات در زمینه ی جایگزین کردن غضروف ها و بازسازی آن ها ؛ 2) ارزیابی کردن زیست مواد ثبت شده ی فعلی که در مرحله های پیش بالینی و بالینی مورد استفاده قرار می گیرد ؛ 3) ارزیابی کردن پتانسیل استفاده از هیدروژل های پلیمری برای این کاربرد ها و دلایل محدودیت موفقیت بالینی آن ها می باشد. مطالعه های دیگر در رابطه با هیدروژل هایی که از آن ها به عنوان مواد زیستی شده است، در این مرور مورد استفاده قرار می گیرند و در دو گرایش اصلی در مهندسی بافت تقسیم شده است : 1) استفاده از مواد زیستی بدون سلول ؛ و2) استفاده از مواد زیستی همراه با سلول های طبیعی داخل آن ها. تکنیک های آماده سازی و ویژگی های ایجاد شده در هیدروژل ها نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است . پیشنهاد های اخیر که بر اساس ترکیب پلیمر های مختلف و روند های ترکیبی هستند تا بتوانند موجب بهبود ویژگی این مواد شوند هم مورد بررسی قرار گرفته اند. ترکیب المان هایی مانند چهارچوب های سلولی ( قاب های سلولی) ، ماتریس ها ( قسمت های مبتنی بر هیدروژل ها)، عامل های رشد و تحریک های مکانیکی در این قسمت برای بهینه سازی کردن ویژگی مواد مورد نیاز برای تسهیل شکل گیری بافت، بازسازی غضروف و در نتیجه کاربرد نهایی مورد نیاز می باشند. ترکیب های پلیمر ها و مواد ترکیبی ، امید بخش ترین مواد برای این کاربرد هستند. چارچوب های ترکیبی می توانند منجر به حداکثر شدن رشد و ادغام محلی بافت با شکل گیری بافت های شبه غضروف با ویژگی های زیست تقلیدی بشوند.

5- نکات جمع بندی

در حال حاضر هیچ گونه راه حل مفید بالینی برای بازسازی غضروف وجود ندارد. به همین دلیل، ما باید روش های جدید و مواد جدیدی را ایجاد کنیم تا چارچوب های مناسب را طراحی کنیم که بتوان از آن ها برای بازسازی غضروف استفاده کرد. ارزیابی ها مبتنی بر چارچوب های هیدروژل بدون سلول بیشتر بر روی بهینه سازی کردن ویژگی های مکانیکی و شیمیایی – فیزیکی این ماتریس ها متمرکز بوده است. اما، مطالعه های چارچوب های هیدروژل همراه با سلول ها بیشتر بر روی این موضوع متمرکز بوده است که آیا این چارچوب ها می توانند محیط های زیست شیمی و زیست مکانیکی مورد نیاز برای بقای سلول ها و بازسازی کردن غضروف های هیالینی با ماندگاری بالا فراهم کند یا خیر. به دلیل این که بسیاری از این ترکیب ها نه ضریب اصطکاک پایینی دارند و نه می توانند چرخه های مختلف بار را تحمل کنند، بسیاری از ترکیب ها از پلی ساکارید ها و هیدروژل های ترکیبی در این قسمت ارزیابی شده اند تا بتوان ویژگی های زیستی و مکانیکی مورد نیاز را مشابه با بافت های طبیعی به دست آورد. اما ، بعضی از مسئله ها هنوز حل نشده باقی مانده است که منجر می شود کاربرد این مواد در زمینه ی بالینی محدود شود : 1) سمی شدن بعضی از عامل های اتصال بین مولکول ها ؛ 2) کمبود یکپارچگی مکانیکی ؛ 3) کنترل ضعیف جنبش شناسی ژلاتینی ؛ 4) جنبش شناسی تخریب نامناسب

Abstract

The aims of this paper are: (1) to review the current state of the art in the field of cartilage substitution and regeneration; (2) to examine the patented biomaterials being used in preclinical and clinical stages; (3) to explore the potential of polymeric hydrogels for these applications and the reasons that hinder their clinical success. The studies about hydrogels used as potential biomaterials selected for this review are divided into the two major trends in tissue engineering: (1) the use of cell-free biomaterials; and (2) the use of cell seeded biomaterials. Preparation techniques and resulting hydrogel properties are also reviewed. More recent proposals, based on the combination of different polymers and the hybridization process to improve the properties of these materials, are also reviewed. The combination of elements such as scaffolds (cellular solids), matrices (hydrogel-based), growth factors and mechanical stimuli is needed to optimize properties of the required materials in order to facilitate tissue formation, cartilage regeneration and final clinical application. Polymer combinations and hybrids are the most promising materials for this application. Hybrid scaffolds may maximize cell growth and local tissue integration by forming cartilage-like tissue with biomimetic features.

5- Concluding Remarks

Currently, there are no clinical satisfactory solutions for cartilage tissue regeneration. From this problem, it raises the need for developing new types of materials and designing more suitable scaffolds which can be used for cartilage regeneration. Investigations based on cell-free hydrogel scaffolds have focused on the optimization of physical-chemical and mechanical properties of matrices. Whereas, cell-seeded hydrogel scaffold studies focus on whether or not they provide an appropriate biochemical and biomechanical environment for regenerating a long-lasting hyaline-type cartilage. Since many materials neither exhibit a low friction coefficient nor withstand several loading cycles, many combinations of polysaccharides and synthetic hydrogels have been assayed to obtain load-bearing and tribological properties similar to native cartilage tissue ones. However, some unsolved problems hinder the application of these materials to the clinic: (1) toxicity of some crosslinking agents; (2) lack of mechanical integrity; (3) poor control of gelation kinetics; (4) unsuitable degradation kinetics.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بکارگیری هیدروژل ها برای احیا غضروف ها، از پلی ساکارید ها تا هیدروژل های مخلوط

Hydrogels for Cartilage Regeneration, from Polysaccharides to Hybrids

اثرات اندازه دندانه گذاری در نانو سختی و میکرو سختی شیشه فلزی حجیم با پایه آهن

Indentation size effects in the nano- and micro-hardness of a Fe-based bulk metallic glass

Abstract

Hardness of a Fe-based bulk metallic glass (BMG) was evaluated by both atomic force microscopy (AFM) nanoindentation (nano-hardness) and instrumented indentation with a traditional indenter setup (micro-hardness) under different maximum loads at room temperature. The nano-hardness and the micro-hardness were found to be comparable. For both of the indentation methods, indentation size effect (ISE) is detected as increase in hardness with decrease in indentation peak load. It is proposed that strain rate dependent softening, loading history and the lag between free volume creation and mechanical softening should be responsible for the ISE in this BMG. Furthermore, ISE is found to be more significant in AFM nanoindentation than in instrumented indentation. This can be explained by taking into account the effect of exerted peak load and the face angle of the indenter in a qualitative manner.

1 Introduction

In the last decade, mechanical properties of bulk metallic glasses (BMGs) on nano-scale have been motivating extensive researches [1–10]. Recently, microscopic structural and mechanical heterogeneities have been found in CuZr [4], Ti [5], Ni [6], Pd [7] and Zr [8–10] based BMGs. Based on the spatial nano-hardness tests, Wang et al. [11] have quantified the mechanical heterogeneity of Zr64.13Cu15.75Ni10.12Al10 BMG, whose plastic strain was reported to be over 160% at room temperature [9], and the extraordinary plasticity was attributed to distinctive micrometersized structural heterogeneity (i.e., soft and hard regions). On the other hand, nanoindentation hardness of individual shear bands in BMGs has been investigated by some authors for better understanding of the role of free volume in the phenomenological shear localization in metallic glasses [12–16]. Yoo et al. [13] found that the hardness of the shear bands, whose thickness was reported in the range of hundreds of nanometers, is much lower than the respective hardness of undeformed region. From the above mentioned, we can see as the interests in exploring mechanical properties of small samples have increased, indentation techniques should be employed on an even finer scale in order to match the imprint size to the object dimensions. To fulfill this aim, atomic force microscopy (AFM) nanoindentation [17] which has been claimed to be able to extract quantitative mechanical information coupled with its inherently high spatial resolution of imaging, may be a powerful tool to characterize nanoscale properties of BMGs. The prior scanning of the surface with AFM allows one to select areas of interest [18]. Nowadays, this technique has been extensively employed to evaluate hardness on the nanometer scale in a variety of materials [18–21], but its application on BMGs, to the best of our knowledge, is still an open issue.

During the indentation, the most interesting phenomenon is the indentation size effect (ISE) [22,23], which is manifested as an increase in hardness H with decreasing indentation peak load Pmax. Normally, ISE is not expected to occur in BMGs due to the absence of dislocations and strain hardening. However, in some investigations ISE was reported in Zr [24–26], Pd [27], Au-based BMGs [28] and amorphous solids [22]. The strain-induced softening due to the excessive free volume creation during plastic deformation was regarded as the main cause for ISE [24]. To date, the reported ISE in BMGs are mainly studied by instrumented indentation on the micrometer scale (with the peak load of
mN). Therefore, it is intriguing to know whether and how ISE would exist on a nanometer scale under AFM nanoindentation, as the possible mechanisms causing the ISE may play a key role on better understanding of the plastic deformation in BMGs.

استنت های فلزی زیست تخریب پذیر: مروری بر موضوعات و مطالعات بالینی

Biodegradable Metal Stents: A Focused Review on Materials and Clinical Studies

1- مقدمه

2- درمان انقلابی برای CAD

3- ظهور فلزات زیست تخریب پذیر برای استنتهای کرونری

3-1- منیزیم (Mg)

3-2- آهن (Fe)

3-3- روی (Zn)

4- به روز رسانی مطالعات درون تنی و بالینی در مورد استنتهای فلزی زیست تخریب پذیر

5- مسائل زیست سازگاری فلزات زیست تخریب پذیر

5-1- نتیجه گیری

بیماری عروق کرونری (CAD) از شایعترین بیماریهای قلبی ناشی از ایجاد پلاک در طول دیواره داخلی عروق کرونری است که لومن را باریک می کند و جریان خون را کاهش می دهد. استنت گذاری یک روش استاندارد برای درمان این بیماری است که عروق باریک را باز کرده و جریان خون را به حالت اول برمی گرداند. استنت گذاری با استفاده از استنتهای فلزی ساده ساخته شده از آلیاژهای ضد زنگ در ترکیب استنتهای کرونر ، انقلابی را بوجود آورده است. علی رغم مزایا و محدودیتهای کنونی در فن آوری استنت، قرار دادن دائمی استنتها در عروق بخصوص در مواردی مثل استفاده از آن برای کودکان، در حضور عروق نزدیک هم و … سوال برانگیز است. استنت های زیست تخریب پذیر که برای حمایت از دیواره عروق طراحی شده اند و پس از بازسازی آن ناپدید می شوند، انتخاب جالبی هستند که احتمالا درمان انقلابی بعدی CAD را نشان می دهند. منیزیم ، آهن ، روی و آلیاژهای آنها از جمله فلزاتی هستند که به عنوان مواد استنت زیست تخریب پذیر پیشنهاد شده اند. طراحی این فلزات به گونه ای است که در داخل بدن در طی یک فرایند خوردگی تدریجی تخریب و تجزیه می شوند و هیچ گونه مسمومیتی در بدن ایجاد نمی کنند از این رو فلزات زیست تخریب پذیر نامیده می شوند. استنتهای ساخته شده از منیزیم و آلیاژهای آن بسیار مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند و پس از استنتهای آهنی که در حیوانات مورد بررسی قرار گرفتند در آزمایشات بالینی انسان مورد مطالعه و بررسی قرار داده شدند. در ضمن، روی نیز اخیرا پیشنهاد شده است و تعداد کمی از مطالعات استفاده از آن را گزارش کرده اند. این مقاله یک مرور متمرکز بر توسعه فلزات زیست تخریب پذیر برای استنتها را ارائه می دهد.

مقدمه

بیماریهای قلبی عروقی (CVD) شامل بیماری عروق کرونری (CAD) ، بیماری عروق مغزی ، بیماری عروق محیطی ، بیماری روماتیسمی قلب، بیماری قلبی مادرزادی، و ترومبوز وریدی عمقی و آمبولی ریوی می باشد. در سال 2010 ، CVD عامل 31.9٪ از مرگها و معادل یک سوم از مرگها در ایالات متحده بود. در همان سال، 34٪ از مرگ و میرهای ناشی ازCVD قبل از 75 سالگی یعنی حدود 4 سال زودتر از عمر متوسط رخ داد. 1 در بین همه موارد CVD ، در سال 2010 CAD جان 379.559 آمریکایی را گرفت ، که حدود 50٪ از مرگ و میر ناشی از بیماری ها یا 1 مورد از هر 6 مرگ را در بر می گرفت. اگرچه میزان مرگ و میر مربوط به CVD از سال 2000 تا 2010 به 31٪ کاهش یافت، اما آمار ابتلا به این بیماریها همچنان بالا بود. 

نتیجه گیری

استفاده از فلزات زیست تخریب پذیر برای استنتهای کرونری، قابلیت زیادی را برای تغییرات اساسی در درمان بعدی بیماری عروق کرونر ایجاد می کند. زمانیکه که شریان بیمار کاملاً بهبود یافته باشد، هیچ دلیل منطقی برای باقی ماندن استنت در شریان وجود ندارد. و از آنجاییکه استنتهای فلزی زیست تخریب پذیر پس از انجام مأموریت خود ناپدید می شوند، ترمبوز و تنگی مجدد، اختلال اندوتلیالیزاسیون، و درمان طولانی مدت ضد پلاکت، عمدتا بعید به نظر می رسد. با این حال، هرچندکه هیجان این زمینه به ویژه در صنعت بسیار زیاد است، باید این واقعیت را دانست که عدم همبستگی بین مطالعات آزمایشگاهی و درون تنی و همچنین تعداد محدودی از مطالعات درون تنی و بالینی گزارش شده در مقالات، نشاندهنده محدودیتهای عمده ای برای توسعه این زمینه می باشد.

Coronary artery disease (CAD) is the most common type of heart disease caused by plaque building up along the inner walls of coronary arteries which narrows the lumen and reduces blood flow. Stenting is the current standard procedure to treat the disease by opening the narrowed arteries and restoring the blood flow. Stenting has been revolutionary evolved from the use of bare metal stents made of corrosion resistant alloys to the incorporation of anti-proliferative drugs in the drug eluting stents. Despite the advantages and limitation of the current stent technology, the permanent presence of stents in the arteries is questionable, especially for some applications, including pediatric, in presence of collateral arteries, and others. Biodegradable stents, designed to support the arterial wall and disappear after its remodelling, therefore constitute an interesting choice, possibly representing the next revolutionary treatment of CAD. Magnesium, iron, zinc and their alloys are among metals have been proposed as biodegradable stent materials. These metals are designed to degrade in vivo through corrosion process without posing toxicity problems to the body and called as biodegradable metals. Stents made of magnesium and its alloys have been the most studied, developed and reached clinical trials in humans, followed by those made of iron which reached in vivo studies in animals. Meanwhile, zinc is just recently proposed with only few studies have been reported. This papers presents a focused review on the development of biodegradable metals for stents.

INTRODUCTION

Cardiovascular diseases (CVD) include coronary artery disease (CAD), cerebrovascular disease, peripheral arterial disease, rheumatic heart disease, congenital heart disease, and deep vein thrombosis and pulmonary embolism. In 2010, CVD was responsible for 31.9% death, which equals to one of every three deaths in the United States. At the same year, 34% of deaths due to CVD occurred before the age of 75 years, about 4 years earlier than the actual average life expectancy.1 Among all CVD cases, CAD killed 379,559 Americans in 2010, about 50% of diseases mortality or 1 of every 6 deaths. Although the death rate related to CVD were declined up to 31% from 2000 to 2010, the burden of the diseases remains high.

CONCLUSION

The application of biodegradable metals for coronary stents constitutes a great potential to revolutionize the next treatment for coronary artery disease. As the diseased artery is fully recovered, there is no logical reason for the stent remains in the artery. And as the biodegradable metal stents disappear after fulfilling its mission, late stent thrombosis, impaired endothelialisation, and prolonged antiplatelet therapy are mostly unlikely. However, although the excitement of this field is high, especially in industry, one should recognise that the fact that the lack of correlation between in vitro and in vivo studies, as well as the limited number of in vivo and clinical studies reported in literature represent major limitations for the development of the field.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استنت های فلزی زیست تخریب پذیر: مروری بر موضوعات و مطالعات بالینی

Biodegradable Metal Stents: A Focused Review on Materials and Clinical Studies

نقاط کوانتومی و کاربرد های چندگانه آنها

Quantum Dots and Their Multimodal Applications: A Review

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نقاط کوانتومی و کاربرد های چندگانه آنها

Quantum Dots and Their Multimodal Applications: A Review

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

سنسورهای نانوذرات مغناطیسی

Magnetic Nanoparticle Sensors

چکیده

1- مقدمه

2- تغییر آرامش مغناطیسی (MRSws)

2-1- مکانیزم MRSwها

2-2- ذرات مغناطیسی

2-3- ابزار دقیق

2-4- کاربردهای MRSwهای نوع اول و نوع دوم

3- حسگرها براساس آرامش ذارت مغناطیسی

3-1- تئوری

3-2- آزمایشات

4- حسگرهای دارای مقاومت مغناطیسی

5- نتیجه‌گیری

منابع

چکیده

انواع بسیار زیادی از زیست حسگرها از نانوذرات مغناطیسی (دارای قطر 5 الی 300 نانومتر) یا ذرات مغناطیسی (دارای قطر 300 الی 5000 نانومتر) استفاده می‌کنند که در این حالت برای تشخیص مولکول‌های هدف و ویژه، سطح دستکاری می‌شود. این پژوهش در مورد سه نوع زیست حسگر که در اصول زیست حسگرهای مختلف، مواد مغناطیسی و ابزار دقیق از آنها استفاده می‌شود، توضیحاتی را ارئه می‌دهد. نوع اول شامل حسگرهای آزمایشی تغییر آرامش مغناطیسی می‌باشد که بر روی اثرات ذارت مغناطیسی بر روی نرخ آرامش پروتون آب اعمال می‌گردد. حسگرهای آرامش ذرات مغناطیسی نوع دوم این حسگرها می‌باشد که آرامش حرکت مغناطیسی درون ذرات مغناطیسی را تعیین می‌کند. نوع سوم، حسگرهای دارای خاصیت مقاومت مغناطیسی می‌باشد که به‌منظور تشخیص حضور ذرات مغناطیسی بر روی سطح دستگاه‌های الکترونیکی که به تغییرات میدان‌های مغناطیسی بر روی سطح حساس هستند، از آنها استفاده می‌گردد. پیشرفت‌های اخیر در طراحی نانوذرات مغناطیسی (و ذارت مغناطیسی) همزمان با پیشرفت در ابزار دقیق باعث شده است که زیست حسگرهای دارای مواد مغناطیسی پیشنهاد شوند و شاید در آینده به‌طور وسیع از آنها استفاده شود.

4- حسگرهای دارای مقاومت مغناطیسی

حسگرهای دارای مقاومت مغناطیسی با استفاده از ذرات مغناطیسی به سطح یک حسگر متصل می‌شوند و میدان‌های مغناطیسی ذرات باعث تغییر میدان‌های مغناطیسی حسگر می‌شوند که باعث تغییر جریان الکتریکی درون حسگر می‌شوند. برای اتصال ذرات مغناطیسی به سطح حسگر دو مکانیزم وجود دارد: (i) نشانه‌گذاری مستقیم و (ii) نشانه‌گذاری غیر‌مستقیم (اتصال از نوع ساندویچی). میله‌های مغناطیسی به عاملیت سطح در نشانه‌گذاری مستقیم با استفاده از رابط استرپتاویدین- بیوتین یا تشخیص توالی DNA مکمل متصل می‌شوند. نشانه‌گذاری غیرمستقیم از اصول ایمنی‌سنج ساندویچی در ELISA استفاده می‌کند. برای مثال، پادتن‌های متصل شده به پروتئین هدف بر روی سطح بدون تحرک هستند. بعد از رفتار سطح با محلول نمونه که شامل پروتئین‌های هدف می‌باشد، پادتن‌های دوم بیوتین شده به سطح اضافه می‌شوند. در نهایت، ذرات مغناطیسی پوشش داده به‌وسیله‌ی استرپتاویدین برای پادتن‌های بیوتین شده به‌کار برده می‌شود.

Abstract

Many types of biosensors employ magnetic nanoparticles (diameter = 5–300 nm) or magnetic particles (diameter = 300–5,000 nm) which have been surface functionalized to recognize specific molecular targets. Here we cover three types of biosensors that employ different biosensing principles, magnetic materials, and instrumentation. The first type consists of magnetic relaxation switch assay-sensors, which are based on the effects magnetic particles exert on water proton relaxation rates. The second type consists of magnetic particle relaxation sensors, which determine the relaxation of the magnetic moment within the magnetic particle. The third type is magnetoresistive sensors, which detect the presence of magnetic particles on the surface of electronic devices that are sensitive to changes in magnetic fields on their surface. Recent improvements in the design of magnetic nanoparticles (and magnetic particles), together with improvements in instrumentation, suggest that magnetic material-based biosensors may become widely used in the future.

4- Magnetoresistive Sensors Magnetoresistive sensors

are based on the binding of magnetic particles to a sensor surface and the magnetic fields of the particles alter the magnetic fields of the sensor which result in electrical current changes within the sensor. There are two mechanisms through which magnetic particles bind to the sensor surface: (i) direct labeling and (ii) indirect labeling (a sandwich type binding). Magnetic probes bind to the surface functionality on the surface in direct labeling by using streptavidin-biotin interaction or complementary DNA sequence recognition. Indirect labeling uses the principle of sandwich immunoassay in ELISA. For example, antibodies that bind to the target protein are immobilized on the surface. After treatment of the surface with a sample solution containing the target proteins, second antibodies that are biotinylated are added to the system. Finally Streptavidin coated magnetic particles are applied for tagging the biotinylated antibodies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنسورهای نانوذرات مغناطیسی

Magnetic Nanoparticle Sensors

پراکندگی التراسونیک نانوذرات TiO2 در تعلیق آبی

Ultrasonic Dispersion of TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension

چکیده

1.مقدمه

2.روش تجربی

(1) مواد اولیه

(2) تهیه سوسپانسیون

(3) شناسایی سوسپانسیون

3.نتایج و بحث

(1) شرایط جذب PAA روی ذرات TiO2

(2) اثر تابش اولتراسونیک روی پراکنش

(3) مقایسه با بال میل

(4) مقایسه با بیدمیل

(5) اثر مواد اولیه مختلف

4.جمع بندی

چکیده

رفتار تجمع و پراکنش ذرات TiO2 نانومتری و میکرومتری در سوسپانسیون آبی با استفاده از سه نوع روش پراکنش مکانیکی بررسی شده است: تابش اولتراسونیک، خرد کردن با گلوله هایی با قطر 5 میلیمتر و خرد کردن با مهره های 50 میکرومتری. از پلی اکریلیک اسیدهایی با محدوده وزن مولکولی 1200 تا 30000 گرم بر مول به عنوان پخش کننده استفاده شد و وزن مولکولی در هر شرایط پراکنش بهینه گردید. گرانروی و اندازه تجمعات سوسپانسیون های پودری زیر میکرومتری در روش های خرد کردن با گلوله 5 میلی متری و تابش اولتراسونیک تغییر چندانی ننمود. اما در روشی که در آن از سوسپانسیون نانوذرات استفاده شد، تابش اولتراسونیک نتایج بهتری نسبت به روش خرد کردن با گلوله 5 میلی متری بدست داد. استفاده از اولتراسونیک باعث پراکنش تجمعات تا اندازه اولیه ذرات که بر مبنای مساحت سطح ویژه پودرهای TiO2 اولیه تعیین می شود، می گردد و این روش حتی برای سوسپانسیونی با محتوای جامد بالا تا 15 درصد حجمی نیز جواب می دهد. خرد کردن با مهره های 50 میکرومتری نیز باعث پراکنده کردن تجمعات در اندازه ای برابر با روش تابش اولتراسونیک می شود، اما این روش را تنها در سوسپانسیون هایی با محتوای جامد پایین می توان استفاده نمود. نتیجه گیری می شود که روش پراکنش اولتراسونیک راهی مناسب برای آماده سازی سوسپانسیون نانوذرات کاملا پراکنده و غلیظ است.

4.جمع بندی

اثر تابش اولتراسونیک روی گرانروی و توزیع اندازه ذره در سوسپانسیون های آبی با ذرات TiO2 میکرو و نانومتری بررسی شد و با اثر بال میل با گلوله 5 میلیمتری Al2O3 و بیدمیل با مهره 50 میکرونی ZrO2 مقایسه گردید. در ذرات میکرونی، گرانروی و توزیع اندازه در سوسپانسیون تهیه شده به روش تابش اولتراسونیک، تقریبا برابر با مقادیر روش بال میل است. اما در سوسپانسیون تهیه شده با پودرهای نانومتری، گرانروی و توزیع اندازه سوسپانسیون پس از تابش اولتراسونیک به طور قابل ملاحظه ای کمتر از مقادیر میل بال است. اندازه تجمع سوسپانسیون اولتراسونیک شده نزدیک به اندازه ذره اولیه تخمین زده شده از مساحت ویژه سطح در سوسپانسیون های نسبتا غلیظ تا 15% حجمی کسر جامد بود. وزن مولکولی بهینه PAA برای پخش نانوذرات به روش اولتراسونیک، 8000 یا 15000 گرم بر مول است. برای سوسپانسیون هایی با کسر نانوذره پایین، میل بید 50 میکرونی قادر به پخش تجمعات نانوذرات تا رسیدن آن ها به اندازه اولیه شان است و توزیع اندازه برابر با روش اولتراسونیک را بدست می دهد. اما، بیدمیل 50 میکرونی را نمی توان برای سوسپانسیون های غلیظ به کار برد. نتیجه گیری می شود که تابش اولتراسونیک روش مفیدی برای پخش نانوذرات در سوسپانسیون های آبی غلیظ است.

Abstract

Aggregation and dispersion behavior of nanometer and submicrometer scale TiO2 particles in aqueous suspension were investigated using three kinds of mechanical dispersion methods: ultrasonic irradiation, milling with 5-mm-diameter balls, and milling with 50 lm beads. Polyacrylic acids with molecular weights ranging from 1200 to 30 000 g/mol were used as a dispersant, and the molecular weight for each dispersion condition was optimized. Viscosities and aggregate sizes of the submicrometer powder suspensions were not appreciably changed in the ultrasonic irradiation and 5-mm-ball milling trials. In contrast, in the trials in which nanoparticle suspension was used, ultrasonic irradiation produced better results than 5-mm-ball milling. Use of ultrasonication enabled dispersion of aggregates to primary particle sizes, which was determined based on the specific surface area of the starting TiO2 powders, even for relatively high solid content suspensions of up to 15 vol%. Fiftymicrometer-bead milling was also able to disperse aggregates to the same sizes as the ultrasonic irradiation method, but 50-lmbead milling can be used only in relatively low solid content suspensions. It was concluded that the ultrasonic dispersion method was a useful way to prepare concentrated and highly dispersed nanoparticle suspensions.

IV. Conclusion

The effect of ultrasonic irradiation on viscosity and particle size distribution in aqueous suspensions of submicrometer- and nanometer-scale TiO2 particles was investigated and compared with the effects of ball milling with 5 mm Al2O3 balls and bead milling with 50 mm ZrO2 beads. For submicrometer powders, viscosity and size distribution in the suspension prepared by ultrasonic irradiation were almost the same as those prepared by ball milling. In contrast, for a suspension made of nanometersized powders, suspension viscosity and size distribution after ultrasonic irradiation were significantly lower than after ball milling. Aggregate size of the ultrasonically irradiated suspension was close to the primary particle size estimated from the specific surface area in relatively concentrated suspensions of up to 15 vol% solid fraction. The optimum molecular weights of PAA for nanoparticle dispersion by ultrasonication were 8000 or 15 000 g/mol. For suspensions with low volume fractions of nanoparticles, 50-mm-bead milling was able to disperse aggregates of nanoparticles up to primary particles and obtain almost the same size distribution in suspension as ultrasonic irradiation. However, 50-mm-bead milling cannot be applied to concentrated suspensions. It is concluded that ultrasonic irradiation is a useful way of dispersing nanoparticles in concentrated aqueous suspensions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پراکندگی التراسونیک نانوذرات TiO2 در تعلیق آبی

Ultrasonic Dispersion of TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension

پوششهای زیستی روی ایمپلنت های فولاد ضد زنگ 316L

BIOACTIVE COATINGS ON 316L STAINLESS STEEL IMPLANTS

چکیده

مقدمه

مواد و روش ها

نتایج و بحث

نتایج

چکیده

پوشش های زیست فعال بر روی ایمپلنت های فلزی اتصال بین پروتز و بافت استخوانی را تسهیل می کند، و پایداری طولانی مدت و یکپارچگی ایمپلنت را افزایش می دهد. متن این مقاله اشاره به این دارد که تکنولوژی های رایج پوشش دهی، چسبندگی کافی پوشش بر روی ایمپلنت را فراهم می کند. یک برنامه ی پردازش، توسعه داده شد که واکنش ها را به حداقل رسانده و پوشش های نازکی را بر روی زیر لایه تولید می کند. هیدروکسی آپاتیت و پوشش-های کلسیم فسفات دوفازی (ترکیبی از هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم فسفات) بر روی ایمپلنت استینس استیل 316L با استفاده از یک روش پوشش دهی غوطه وری (dip-coating method) ساده، اعمال شد. قبل از پوشش دهی سطوح زیر لایه غیر فعال بودند. ایمپلنت های پوشش داده شده با روش غوطه وری در مرحله بعد در دماهای مناسب برای ایجاد چسبندگی پوشش با زیر لایه تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. ایمپلنت های پوشش داده شده با استفاده از تفرق اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون چسبندگی مشخصه-یابی شدند. نتایج نشان می دهد که پوشش های هیدروکسی آپاتیت پوشش داده شده به روش غوطه وری و پوشش-های دو فازی با ضخامت حدود 5-7 میکرون به شدت به زیر لایه های استینس استیل 316L می چسبند.

مقدمه

علاقه قابل توجهی به هیدروکسی آپاتیت زیست فعال به خاطر شباهت شیمیایی آن به مواد معدنی کلسیم فسفات در بافت سخت بیولوژیکی، و توانایی آن در تشکیل یک پیوند قوی با استخوان وجود دارد (1). اما چقرمگی (تافنس) شکست سرامیک های هیدروکسی آپاتیت از مقدار حدود 1 Mpa.m1/2 تجاوز نمی کند. بنابراین مواد سرامیکی هیدروکسی آپاتیت نمی توانند به عنوان ایمپلنت هایی تحت شرایط بارگذاری زیاد و سنگین از قبیل استخوان و دندان مصنوعی استفاده شوند. ایمپلنت های فلزی (استینس استیل 316L، تیتانیوم، Ti-6Al-4V و غیره) استحکام و تافنس شکست بالایی داشته، اما توانایی تشکیل پیوند با بافت استخوانی بسیار پایینی دارند. به منظور دستیابی به زیست فعالی و مواد مستحکم، تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی یک ایمپلنت با خواص مکانیکی خوب به عنوان یک رویکرد مناسب در نظر گرفته شده است. هنگامیکه انعطاف پذیری ایمپلنت مورد نظر است، کلسیم فسفات دو فازی ترجیح داده می شود.

نتایج

a) پوشش دهی غوطه وری یک روش ساده برای تولید پوشش هیدروکسی آپاتیت و کلسیم فسفات دوفازی بر روی زیرلایه های استینس استیل است.

b) پوشش متراکم و بدون هیچ گونه شکستی می تواند چسبندگی با زیرلایه را بهبود بخشیده و همچنین به عنوان یک لایه مانع بین سطح ایمپلنت و سیالات بدن عمل کند.

c) با استفاده از روش پوشش دهی غوطه وری، امکان بدست آوردن یک پوشش بسیار نازک با ضخامت 5-10 میکرومتر برای هردو پوشش هیدروکسی آپاتیت و کلسیم فسفات دوفازی بر روی استینس استیل 316L ممکن است.

Abstract

Bioactive coatings on metallic implants facilitate joining between the prosthesis and the osseous tissue, and increase the long-term stability and integrity of the implant. Literature suggests that current coating techniques provide inadequate adherence of the coating to the implants. A processing schedule was developed that minimizes reactions and produces thin coatings with the substrate. Hydroxyapatite and biphasic calcium phosphate (combination of hydroxyapatite and tri-calcium phosphate) coatings were carried out on 316L stainless steel implant material by a simple dip-coating method. Prior to the coating the substrate surfaces were passivated. The dip-coated implant materials were subsequently heat treated at appropriate temperatures for improving coating adhesion to the substrate. The coated implant materials have been characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and adhesion test. The results show that the dip coated hydroxyapatite and biphasic coatings of thickness of about 5-7 micron strongly attach to the 316L stainless steel substrates.

Introduction

Bioactive hydroxyapatite has a substantial interest because of its chemical similarity to the calcium phosphate minerals in biological hard tissue, and its ability to form a strong chemical bond with bone1. But the fracture toughness of the hydroxyapatite ceramics does not exceed the value of about 1 Mpa.m1/2. Therefore, the hydroxyapatite ceramic materials cannot be used as heavy-loaded implants, such as artificial bone or teeth. Metallic implants (316L stainless steel, titanium, Ti-6Al-4V, etc.) are having high strength and fracture toughness, but their bonding ability to bone tissue is very low. In order to obtain bioactive and strong materials, the formation of hydroxyaptite on an implant with good mechanical properties is considered a good approach. Biphasic calcium phosphate coating is preferred when implant resorbability is desired.

Conclusions

a) Dip coating is a simple method to produce hydroxyapatite or biphasic calcium phosphate coating on stainless steel substrates.

b) The dense, fracture free coating can improve adhesion with the substrate and also acts as barrier layer between implant surface and body fluids.

c) By dip-coating method, its possible to obtain a very thin coating of thickness 5-10 (m for both hydroxyapatite and biphasic calcium phosphate coatings on 316L stainless steel.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پوششهای زیستی روی ایمپلنت های فولاد ضد زنگ 316L

BIOACTIVE COATINGS ON 316L STAINLESS STEEL IMPLANTS