DOI: 10.22041/ijbme.2009.13393 ۱۶۷ Iranian Journal of Biomedical Engineering 3 (2009) 127-134 Synthesis of Magnesium Calcium Phosphate Nanoparticles using Biomimetic Method in Amino Acids Environment R. Kazemzadeh 1, A.A. Behnam ghader 2, S. Hesaraki 3, F. Hazrati 4 1 M.Sc Student, Biomaterial Group, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran, roozbeh_ka@yahoo.com 2 Assistant Professor, Biomaterial Group, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran 3 Assistant Professor, Biomaterial Group, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran, S-hesaraki@merc.ac.ir 4 M.Sc Student, Biomedical Enhineering School, Science and Research Branch of Islamic Azad University, Tehran, Iran, fa_hazrati@yahoo.com Abstract Magnesium-contained Hydroxyapatite nanopowder was synthesized by wet chemical method using calcium nitrate tetra hydrate, magnesium nitrate hexa hydrate and diammonium 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 β- 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 β-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. Corresponding author Address: Ali asghar Behnam ghader, Biomaterial Group, Materials and Energy Research Center, P. O. Box: 3178-316, Karaj, Iran Tel: +98 261 6204131 Fax: +98 261 6201888 E-mail: a_behnamghader@merc.ac.ir
DOI: 10.22041/ijbme.2009.13393 ۱۲۷ مجله مهندسي پزشکي زيستي دوره سوم شماره دوم تابستان ۱۳۴-۱۲۷ ۱۳۸۸ سنتز نانوذرات کلسيم فسفات داراي منيزيم در محيط حاوي اسيدهاي ا مينه ۴ ۳ ۲ ۱ روزبه کاظم زاده علي اصغر بهنام قادر سعيد حصارکي فاطمه حضرتي ۲ ۳ ۱ ۴ دانشجوي کارشناسي ارشد گروه بيومواد پژوهشگاه مواد و انرژي مشکين دشت کرج roozbeh_ka@yahoo.com استاديار گروه بيومواد پژوهشگاه مواد و انرژي مشکين دشت کرج استاديار گروه بيومواد پژوهشگاه مواد و انرژي مشکين دشت کرج s-hesaraki@merc.ac.ir دانشجوي کارشناسي ارشد دانشكده مهندسي پزشکي واحد علوم تحقيقات دانشگاه ا زاد اسلامي تهران fa_hazrati@yahoo.com چکيده پودر هيدروكسي ا پاتيت داراي منيزيم به روش شيمي تر و با استفاده از پيش مادههاي نيترات کلسيم نيترات منيزيم و دي ا مونيوم هيدروژن فسفات در حضور اسيد گلوتاميک سنتز شد. بر اساس يافتههاي حاصل از تحليل حرارتي نمونهها در دماهاي مشخص کلسينه شده و به روشهاي پراش پرتو ايکس اسپکتروسکوپي مادون قرمز با انتقال فوريه و ميکروسکوپ الکتروني عبوري مورد مطالعه قرارگرفتند. نتايج پراش پرتو ايکس نمونه سنتز شده در حضور اسيد ا لي نشاندهنده غالب بودن فاز ((Ca1- x Mg x ) 3 (PO 4 ) 2 ) -TCMP در دماي ۹۲۰ C است. هيچ قله مشخصي از فاز هيدروکسي ا پاتيت در اين دما شناسايي نشده است. اين در حاليست که نمونه سنتز شده در غياب اسيد ا مينه (نمونه شاهد) در اين دما داراي هر دو فاز هيدروکسي ا پاتيت و β-tcp است. از يافتههاي قابل توجه در اين تحقيق کاهش شديد درجه بلورينگي نمونههاي سنتز شده در دماي ۹۰ C در اثر اضافه نمودن اسيد گلوتاميک است. افزايش درجه بلورينگي نمونه سنتز شده در حضور اسيد ا مينه با افزايش دماي عمليات حرارتي بسيار بيشتر از نمونه شاهد است. بررسيهاي ميکروسکوپ الکتروني عبوري روي نمونههاي عمليات حرارتي شده در دماي ۴۸۰ C نشان داد که استفاده از اسيد گلوتاميک بيش از ا نکه بر کشيده شدن کريستاليتها اثر بگذارد بر کوچک شدن ا نها مو ثر بوده است. ابعاد نانوذرات تهيه شده در حضور اسيد ا مينه بر اساس مشاهدات ميکروسکوپي حدود ۱۵۰*۶۰nm و در نمونه شاهد حدود ۵۰۰*۱۵۰nm است. اندازه کريستاليته يا تخمين زده شده با استفاده از رابطه شرر در نمونه شاهد حدود ۴۰nm بوده ولي به دليل درجه بلورينگي اندک در مورد نمونههاي سنتز شده در حضور اسيد ا لي قابل محاسبه نيست. كليدواژگان: هيدروکسي ا پاتيت داراي منيزيم کلسيم فسفات نانو ذرات اسيد گلوتاميک بيوميمتيک. عهدهدار مکاتبات نشاني: کرج مشكين دشت پژوهشگاه مواد و انرژي صندوق پستي ۳۱۷۸۷/۳۱۶ تلفن: ۰۲۶۱-۶۲۰۴۱۳۱ دورنگار: ۰۲۶۱-۶۲۰۱۸۸۸ پيام نگار: a_behnamghader@merc.ac.ir
كاظمزاده و همكاران ۱۲۸ ۱- مقدمه ۱ سراميکهاي كلسيمفسفاتي از جمله هيدروكسيا پاتيت () (Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 ) و بتا تري کلسيم فسفات (β-tcp) استخوان مواد مناسبي به عنوان جايگزين در [۱]. ميروند بهشمار کاشتنيهاي نقش هيدروکسي ا پاتيت در کاربردهاي مهندسي پزشکي مانند پيوندهاي مصنوعي استخوان و داربستها براي مهندسي بافتهاي سخت شناخته شده است. روشهاي گوناگون سنتز براي تهيه نانوذرات هيدروکسي ا پاتيت به دليل خواص زيست فعالي بهتر نسبت به نمونههاي دانه درشتتر مورد کاوش قرار گرفته است [۲]. ا پاتيتهاي زيستي به مقدار کمي بلوري هستند و داراي جانشينهاي ا نيوني و بلوري هيدروکسي ا پاتيتاند. ۲ استوکيومتري نظر در با است. فراوانترين ماده به مقدار را با کاتيوني در ساختار به همين دليل ترکيب ا نها با (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) بسيار متفاوت گرفتن جانشينهاي اتمي يون Mg مولي %۶ در غضروف و بافت استخوان در ابتداي مرحله تشکيل استخوان است [۳]. ا خي را افزودن Mg به فاز ا پاتيت به دليل اثر قابل توجه ا ن بر فرايند معدني شدن و تشکيل و رشد بلورهاي ا ن نظر محققان به خود جلب کرده است. همچنين کمبود احتمال Mg پوکي استخوان در انسان را افزايش ميدهد [۴]. در مقايسه β-tcp ناپايداراست و انحلال زيادي در ا ب دارد بنابراين به علت ناپايداري در ا ب β-tcp ع ملا نميتواند در محلولهاي ا بي در شرايط فيزيولوژيکي( C ph= ۷/۵ T=۳۷ و ( P=۱ atm سنتز شود.[۱] ۳ بيونيک به معني به کاربردن روشهاي زيستي و سيستمهاي طبيعي براي مطالعه و طراحي سيستمهاي مهندسي و فناوريه يا جديد است. اين واژه براي اولين بار ۴ به وسيله جک استيل در سال ۱۹۵۸ به کاربرده شد [۵]. در اشاره به واکنشهاي شيميايي که به تقليد از طبيعت انجام ۵ ميشود واژه بيوميمتيک متداولتر است. بيوميمتيک به واکنشهاي شيميايي اشاره دارد که در طبيعت شامل ماکرومولکولهاي زيستي است (مانند اسيدهاي نوکلي يک و ا نزيمها) و شيمي ا نها ميتواند به وسيله مولکولهاي بسيار کوچکتر در ا زمايشگاه تقليد شود.[۶] پروتي ينها و ماکرومولکولهايي که در محيط in vivo در رشد هيدروکسي ا پاتيت اثر ميگذارند شامل انتهاي ا مينو اسيدي هستند که غني از کربوکسيلات است و با سطوح معدني کنش و واکنش ميتوان دارند. گفت حضور پروتي ينها در محيط سنتز هيدروکسي ا پاتيت به تسريع سينتيک هستهزايي منجر شده و از فرايند تبلور ا ن جلوگيري ميك د.ن به عبارت ديگر ميتوان گفت که از سرعت رشد دانههاي هيدروکسي ا پاتيت جلوگيري روشها ميك دن گلوتاميک اسيد.[۷] از جمله اسيدهاي ا مينه که در اين مورد استفاده قرار گرفته است ا سپارتيک اسيد و ۹]. هستند مقاله در [۸ حاضر به منظور مطالعه اثر روشهاي بيوميمتيک در سنتز هيدروکسي ا پاتيت داراي منيزيم از اسيد گلوتاميک به عنوان يک عامل مو ثر بر سنتز اين زيستماده استفاده شده و روش معمولي (شيمي تر) با روش بيوميتيکي مقايسه شده است. هيدروکسي ا پاتيت سنتز شده به اين روش داراي ساختاري نزديکتر به هيدروکسي ا پاتيت زيستي بوده و بنابراين استفاده از ا ن در سيمانهاي استخواني و کاشتنيهاي مصنوعي اهميت دارد. ۲- فعاليتهاي تجربي کلسيم نيترات چهارا به به Ca((NO) 3 ) 2.4H 2 O نيترات منيزيم شش ا به Mg(NO) 3 ) 2.6H 2 O اسيد گلوتاميک ) 4 (C 5 H 9 NO و ديا مونيوم هيدروژن فسفات (NH 4 ) 2 HPO 4 به عنوان مواد اوليه در اين تحقيق مورد استفاده قرار گرفتند. ابتدا حدود ۴۰ml محلول با غلظت مناسب Ca(NO 3 ) 2 4H 2 O تهيه شد. سپس ۱۰ml از محلول با غلظت مناسب Mg((NO) 3 ) 2.6H 2 O شکلي که برقرار باشد Ca 8.5 Mg 1.5 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Mg + Ca ( P =۱/۶۷) به صورت نظري به محلول کلسيم و به صورت قطره قطره افزوده شد و با استفاده از محلول هيدروکسيد ا مونيوم ph محلول به عدد سپس رسيد. ۱۰ محلول اسيد گلوتاميک با غلظت ۰/۲ M تهيه شد. ۵۰ml از محلول با غلظت مناسب (NH 4 ) 2 HPO 4 تهيه و محلول اسيد گلوتاميک به ا ن افزوده شد. سپس ph اين محلول نيز به عدد ۱۰ رسانده شده ا نگاه محلول حاوي فسفر و گلوتاميک اسيد 1 Hydroxyapatite 2 Stoichiometry 3 Bionic 4 Jack Steele 5 Biomimetic
مجله مهندسي پزشکي زيستي دوره سوم شماره دوم تابستان ۱۳۴-۱۲۷ ۱۳۸۸ به محلول حاوي Mg وCa به صورت قطره قطره اضافه شد. محلول حاصل به مدت ۴ ساعت به وسيله همزن با دور ۳۰۰rpm در اتمسفر نيتروژن همزده شد. رسوب حاصل به مدت ۱۰ دقيقه با دور ۸۰۰۰rpm سانتريفوژ شد. سپس با ا ب مقطر (دوبار تقطير شده) ا ن را شستشو داده و محصول نهايي در دماي ۸۰ C در داخل خشككن به مدت ۲ شبانه روز خشک شد و با استفاده از هاون عقيق به شکل پودر نهايي در ا مد. نمونه بدون گلوتاميک هم به همين ترتيب ولي بدون افزودن اسيد ا مينه به محلول فسفاتي و در اتمسفر هوا ا ماده شد. براساس واکنشهاي زير پودر نهايي هيدروکسي ا پاتيت داراي منيزيم از مواد اوليه به دست مي ا يد [۱۰]: 10Ca ((NO) 3) 2.4H 2 O + 6(NH 4 ) 2 HPO 4 + 2NH 4 OH Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 20NH 4 NO 3 + 46H 2 O (10-x) 10Ca ((NO) 3 ) 2.4H 2 O + xmg(no) 3 ) 2.6H 2 O + 6(NH 4 ) 2 HPO 4 + 2NH 4 OH Ca 10-x Mg x (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 20NH 4 NO 3 + (6-4(10-x) +6x) H 2 O (۱) (۲) تغييرات رفتار ماده با دما به وسيله تحليل و با دستگاه 1640 PL STA (ساخت انگلستان) ۶ حرارتي (STA) تعيين شد. تغييرات ساختار شيميايي پودرهاي به دست ا مده با استفاده از ۷ تحليل طيفسنجي مادون قرمز با انتقال فوريه (دستگاه طيف بروكر- (FTIF) cm -1 وكتور ۸ ۳۳ ساخت ا لمان) و در محدوده ۵۰۰-۴۰۰۰ بررسي شدند. ۹ تغييرات فازي پودرها نيز با استفاده از تحليل پراش اشعها كسي (XRD) (دستگاه ۱۰ زيمنس D500 ساخت ا لمان) با طول موج اشعهايكس CuKα برابر با ۱/۵۴Å و سرعت زاويهاي s/۰/۰۲ بررسي گرديد. ريختشناخت و اندازه ذرات پودر با استفاده از ۱۱ ميكروسكوپ الكتروني عبوري گرفت. شد که (TEM) X مورد مطالعه قرار ۱۲ نمونههاي سنتز شده به صورت M-X نامگذاري گلوتاميکدار به صورت نمونه دماي کلسينه شدن است و در M-Gl-X M-۶۵۰ است. به معني نمونه کلسينه شده در نمونهه يا به عنوان مثال ۶۵۰ C بدون گلوتاميک وM-Gl-۶۵۰ به معني نمونه کلسينه شده در ۶۵۰ C و با حضور گلوتاميک است. ۱۲۹ ۳- بررسي فازي با توجه به منحني وزن- دما مشخص شد که با افزايش دما از دماي محيط تا حدود ۲۰۰ C کاهش وزني به اندازه %۵ وجود دارد که مربوط به خروج ا ب فيزيکي است و در هر دو نمونه ت ق ر يب ا يکسان است. پس از ا ن افت وزن حدود %۲ با شيب تند تا دماي ۳۲۰ C مشاهده ميشود که با مراجعه به منحنيه يا FTIR مشاهده ميشود که شدت قله مربوط به cm در -1 NO 3-۱۳۸۵ به مقدار قابلتوجهي کم شده است که به معني خروج نيتراتها است. در شکله يا ۱ و ۲ منحنيه يا TG و STA براي نمونههاي گلوتاميکدار و بدون گلوتاميک ا ورده شده است. با مراجعه به منحني STA و با توجه به تغييرات مشاهده شده دماهاي ۴۳۰ ۳۲۰ ۳۰۰ ۶۵۰ ۴۶۰ و ۹۲۰ درجه سانتيگراد براي کلسينه شدن انتخاب شدند. شکل ۱- منحنيه يا تحليل حرارتي (STA) براي نمونهه يا M-Gl و M شکل ۲- منحنيه يا تغييرات وزن - دما براي نمونهه يا M و M-Gl 6 Simultaneous Thermal Analyzer 9 X-Ray Diffraction 12 Magnesium Hydroxy Apatite 7 Fourier Transform Infrared Spectroscopy 10 SIEMENS 8 Bruker, Vector 33 11 Transmission Electron Microscopy
كاظمزاده و همكاران ۱۳۰ ۳-۱- بررسي تركيب فازي ترکيب فازي و ميزان بلورينگي پودرهاي سنتز شده در دماهاي کلسينه شده با استفاده از ا ناليز XRD مورد بررسي شد و اطلاعات حاصل از ا ن براي محاسبه درجه بلوري پودر و اندازه تقريبي بلوركها طبق رابطه شرر مورد استفاده قرار گرفت [۹ ۱۱]. رابطه ۳ براي محاسبه درجه بلوري استفاده شده است: Xc = 1 ( V 112 / I ) / 300 300 (۳) دراين رابطه Xc درجه بلوري پودر قلهه يا V 112/ 300 I 300 و و (۱۱۲) (۳۰۰) شدت عمق بين شدت قله مربوط به صفحه (۳۰۰) است. ۱۳ رابطه شرر براي محاسبه اندازه تقريبي بلورکها چنين است: Kλ t = FWHM.cosθ (۴) در اين رابطه t مساوي ۰/۹ λ اندازه بلورکها به نانومتر فاکتور شکل K ۱۴ طول موج اشعهايکس θ زاويه براگ مربوط ۱۵ به قله ناشي از پراش به درجه و FWHM نيز عرض قله پراش در نصف ارتفاع مربوط به نمونه بر حسب راديان است. همانگونه كه در طيف XRD نشان داده شده است به نظر ميرسد که جايگزين شدن Mg (قبل از شکل گرفتن فاز- β ( TCP تغييري در الگوي پراش فاز ا پاتيت ايجاد نميکند. اين امر در توافق با کارهاي قبلي است که بيان ميكنند تحليل XRD اين نمونهها حتي با اينکه Ca/P بزرگتر يا کوچکتر از مقدار استوکيومتري (۱/۶۷) است الگوي را اراي ه ميدهد [۴]. نقاط حداکثر در مورد شکل الف- ۳ مشخصتر تيزتر و داراي شدت بيشتري نسبت به نمونه سنتز شده در محيط بيوميمتيک هستند که نشان دهنده بالاتر بودن درجه بلورينگي اين نمونه است. گزارشهاي قبلي نيز تاي يد کننده اين واقعيت است که اسيدهاي ا مينه اثر بازدارنده روي بلوري شدن هيدروکسي ا پاتيت دارند [۸ ۹]. در نمونهM-۹۰ همراه با مقاديرجزيي از NH 4 NO 3 مشاهده شده است که هم با معادله واکنش و هم با نتايج قبلي سازگار است [۱۲]. در همه نمونهها (به جزM-۹۲۰ ) قلهه يا مربوط به هيدروکسي ا پاتيت (01-073-0294 (JCPDS ديده شد. در مورد نمونه ۶۵۰-۹۲۰ C در بازه دمايي β-tcp به تغيير فاز M اتفاق افتاده است. در اين دما دو فاز و هيدروکسي ا پاتيت منيزيمدار ) 2 ) 4 (Ca,Mg) 3 (PO با هم حضور دارند. براساس پژوهشهاي گذشته مشاهده شده است که تغيير فاز از (بدون حضور (Mg به β-tcp بالاتر از ۹۶۰ C صورت ميگيرد ولي وجود منيزيم باعث ميشود که اين تغيير فاز در دماي پاي ينتري انجام شود [۱۳]. براساس تحقيقات انجام شده در حضور منيزيم اين استحاله درحدود ۶۸۰-۷۵۰ C رخ ميدهد [۱۱ ۱۳]. فازهاي نمونه M در جدول ۱ مشخص شدهاند. در نمونهه يا M-Gl به علت همپوشاني قلهها تعيين درجه بلورينگي دشوار است. در اين نمونهها وجود اسيد گلوتاميک از جوانهزني جلوگيري نکرده است ولي از رشد جوانهها به علت افزايش سطحي که در معرض اسيد ا مينه هستند ممانعت شده است. صفحاتي که ا مينو اسيد با ا نها پيوند برقرار ميكند داراي کلسيم با بار جزي ي مثبت هستند [۱۴]. در واقع گروه کربوکسيل با بار منفي جذب يونهاي کلسيم ميشود و رشد را محدود ميك د.ن نشان داده شده است که اسيدهاي ا مينه اسيدي تر جي حا روي وجوه (۱۰۰) بلور جذب ميشوند. اسيدهاي ا مينه اسيدي مانند اسيد ا سپارتيک و اسيد گلوتاميک ميل شيميايي بالايي با دارند ۸].[۹ جدول ۱- ترکيب فازي تقريبي نمونه M ۹۰ C دما ۳۰۰ C ۴۳۰ C ۴۶۰ C ۶۵۰ C ۹۲۰ C ترکيب فازي درجه بلورينگي +NH 4NO 3 % ۵۸ %۴۰ % ۴۸ % ۴۳ %۴۸ (%۴۹) و (%۵۱) β-tcmp % ۸۸ - اندازه ذرات ~۳۰ ~۲۹ ~۲۶ ~۳۵-13 Scherrer 14 Bragg 15 Full Width at Half Maximum
۱۳۱ مجله مهندسي پزشکي زيستي دوره سوم شماره دوم تابستان ۱۳۴-۱۲۷ ۱۳۸۸ M و شکل ۳- نمودار پراش اشعهايکس براي: الف) نمونهه يا ب) M-Gl تحقيقات بسياري بيان کردهاند که پروتيي نها و پپتيدهايي که بار منفي زيادي دارند از رشد بلورهاي جلوگيري ک املا به فاز ۹۲۰ C دماي در [۸]. ميکنند β-tcmp ) 2 ) 4 (Ca 2.86 Mg 0.14 (PO تبديل شده است. در جدول ۱ فازهاي موجود در نمونه M ا مده است. در نمونه M-۹۲۰ با مقايسه شدت قلهها در دو فاز و β-tcmp درصد اين دو ۱۶ فاز به صورت نيمه ک م ي محاسبه شده است و چون در اين نمونه دو فاز مختلف وجود دارد محاسبه اندازه ذرات دقيق نيست. اندازه ذرات است. اندازهها بر حسب نانومتر است. ۴- بررسي ساختار شيميايي با استفاده از رابطه ۲ محاسبه شده ساختار شيميايي پودرهاي سنتز شده به وسيله تحليل FTIR بررسي شد. در شکل ۴ مدهاي ارتعاشي P-O بنيان ارتوفسفات در ساختار هيدروکسي ا پاتيت در اعداد موج گوناگون مانند -1 cm ۶۱۰-۵۶۰ و -1 cm ۱۱۰۰-۱۰۰۰ مشاهده ميشود. قله پهن در محدوده 1- cm ۲۶۰۰-۳۸۰۰ مربوط به مد کششي - OH و قلههاي 1-۶۱۵cm و ۱۶۳۵ نيز مربوط به مد ۱۷ خمشي ا ن در ا ب است. رودريگو و همکاران قله مختص هيدروکسي ا پاتيت را در محدود 1- cm ۳۶۵۰-۳۴۰۰ ميدانند [۱۵]. همچنين قله 1- cm ۳۵۷۲ (باندهاي مربوط به گروه O-H ا پاتيتي) در تمام دماها بارز است. قلهه يا 1-۸۵۰-۸۲۰cm و - NO 1 هستند [۱۵] كه با افزايش ۱۳۸۰cm -1 مربوط به بنيان 3 دما از شدت ا نها کاسته شده و در ۹۲۰ C ک املا محو شدهاند [۴]. در نمونههاي M تا دماي ۹۲۰ C قله مربوط به - OH در -1 ۳۵۷۲cm ميشود. ديده اما اين قلهها در مورد نمونه M-Gl در دماهاي بالاتر از ۶۵۰ C ديده نميشود. ۵- ميکروسکوپ الکتروني عبوري به منظور بررسي اندازه و ريختشناخت ذرات تصاوير EM از نمونههاي گلوتاميکدار و نمونه شاهد (بدون گلوتاميک) که در دماي ۴۸۰ C عمليات حرارتي شده بودند تهيه گرديد (شکل ۴). علت انتخاب اين دما بر اساس منحنيه يا STA و TG بوده که نشان ميدهد در اين دما اسيد ا مينه ت قر يب ا محيط خارج شده است و افت وزني شديد وجود ندارد. از 16 Semi quantitative 17 Rodrigo
كاظمزاده و همكاران ۱۳۲ شكل ۴- تصاوير TEM نمونه M-Gl- 480 (الف) M-480 (به عنوان نمونه شاهد) (ب) و نمونه نمونه شاهد داراي ذرات دانه درشتتري بوده و ابعاد اين ذرات حدود ۵۰۰*۱۵۰nm تخمين زده ميشود ولي ريخت ميلهاي در مورد اين نمونهها نيز مشاهده ميشود. تحقيقات ديگري ايجاد ذرات ميلهاي شکل [۱۷] و صفحهاي شکل [۱۸] در سنتز بيوميمتيکي هيدروکسي ا پاتيت را گزارش کردهاند. ۶- نتيجهگيري شكل ۴- طيف FTIR نمونههاي الف) M و ب) M-Gl شکل الف- ۵ نشان ميدهد که نمونه در حضور اسيدهاي ا مينه (اسيد گلوتاميک) درجه بلوري کمي دارد و ذرات ريزتري را به دست ميدهد. اين پديده را ميتوان به محدود شدن سرعت نفوذ و تخليه عناصر به سوي جوانهها در حضور اسيد گلوتاميک نسبت داد. با توجه به بزرگنمايي مورد استفاده در اين شكل ميتوان گفت که اندازه ذرات حدود ۶۰nm *۱۵۰ است و نشان دهنده ساختار ميلهاي ا نهاست. پودر هيدروكسيا پاتيت داراي منيزيم به طور موفقيتا ميز در حضور اسيد گلوتاميک تهيه شد. نمونههاي تهيه شده در دماهاي مختلف کلسينه شده و مشخص شد که در دماي ۹۲۰ C نمونه M تشكيل شده است. تشکيل شده است. الکتروني محيط داراي اما از هيدروكسي ا پاتيت و نمونه β-tcmp M-Gl فقط ازβ-TCMP مشاهده مستقيم تصاوير ميکروسکوپ نشان داد که اندازه ذرات نمونهه يا اسيد گلوتاميک حدود ۱۵۰*۶۰nm تهيه شده در است. نمونههاي تهيه شده در محيط اسيدگلوتاميک از درجه بلوري كمتري برخوردار بوده و مقدار فاز ۱۸ بيشکل ا ن زياد بوده است. ريخت شناسي ذرات M و ذرات M-Gl هر دو به شکل ميلهاي بوده ولي اندازه ا نها ک املا متفاوت است. به 18 Amorphous
۱۳۳ [7] Zhang W., Huang Z.L., Nucleation Sites of Calcium Phosphate Crystals during Collagen Mineralization; Biomaterials Laboratory. J. Am. Ceram Soc, 2000; 86: 1052 54. [8] Matsumoto T., Okazaki M., Inoue M., Hamada Y., Crystallinity and solubility characteristics of hydroxyapatite adsorbed amino acid; Biomaterials, 2002; 23: 2241 2247. [9] McQuire R., Ching J., Vignaud E., Lebugle A., Synthesis and characterization of amino acidfunctionalized hydroxyapatite nanorods; J. Materials Chemistry, 2004; 14: 277 2281. [10] Cacciotti I., Bianco A., Lombardi M., Mg-substituted hydroxyapatite nanopowders: Synthesis, thermal stability and sintering behavior; J of the European Ceramic Society, 2008; 29: 2969 2978. [11] Jenkins R., Snyder R.L., Introduction to X-Ray Powder Diffractometry; John Wiley & Sons, New York, 1996; 68-70 [12] Suchaneka W.L.; Byrappaa K.; Shuk P.; Preparation of magnesium-substituted hydroxyapatite powders by the mechanochemical hydrothermal method, Biomaterials, 2004; 25: 4647 4657. [13] Marchi J., Dantas A.C.S., Greil P., Influence of Mgsubstitution on the physicochemical properties of calcium phosphate powders, Materials Research Bulletin, 2007; 42: 1040 1050. [14] Boanini E., Fini M., Gazzano M., Bigi A., Hydroxyapatite Nanocrystals Modified with Acidic Amino Acids; Eur. J. Inorg. Chem, 2006: 4821 4826. [15] Chirantha R., Synthesis and characterization of strontium Fluorapatite; Departement of Chemistry College of Sciences, Graduate College University of Nevada, Las Vegas, Augest 2005. [16] Matsumoto T., Okazaki M., Inoue M., Hamada Y., Crystallinity and solubility characteristics of hydroxyapatite adsorbed amino acid; Biomaterials, 2002; 23: 2241 2247. [17] Aßmanna S., Viertelhaus M., Heiß A., Hoetzer K.A., The influence of amino acids on the biomineralization of hydroxyapatite in Gelatin; Journal of Inorganic Biochemistry, 2002; 91: 481 486. مجله مهندسي پزشکي زيستي دوره سوم شماره دوم تابستان ۱۳۴-۱۲۷ ۱۳۸۸ نظر ميرسد استفاده از اسيد گلوتاميک بيش از ا نکه بر کشيده شدن کريستاليتها اثر بگذارد بر کوچکتر شدن ا نها مو ثر بوده است. با ملاحظه ابعاد چند نانومتري تا چند ده نانومتري رشتههاي اسيدهاي ا مينه براي تشکيل پپتيدهاي موجود در ماده زمينهاي استخوان مانند ساختارهاي پيچيده کلاژني RGD و... اندازه ذرات نانومتري بهدست ا مده در اين تحقيق توجيه پذير بوده و نشانگر موفقيت تحقيق براي شبيهسازي هر چند مقدماتي شرايط بيولوژيکي است. مراجع [1] Lee D., Sfeir C., Kumta P.N., Novel in-situ synthesis and characterization of nanostructured magnesium substituted β-tricalcium phosphate (β-tcmp); Materials Science and Engineering, 2009; 29: 69 77. [2] Bianco A., Cacciotti I., Lombardi M., Thermal stability and sintering behavior of hydroxyapatite nanopowders; Thermal Analysis and Calorimetry, 2007; 88: 237 243. [3] Landi E., Logroscino G., Proietti L., Tampieri A., Biomimetic Mg-substituted hydroxyapatite: from synthesis to in vivo behavior; Mater Sci: Mater Med, 2008; 19:239 247. [4] Kannan S., Lemos I.A.F., Rocha J.H.G., Ferreira J.M.F., Synthesis and characterization of magnesium substituted biphasic mixtures of controlled hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate ratios; Solid State Chemistry, 2005; 178: 3190 3196. [5] Gray C., The Cyborg Handbook; Routledge New York; 2003, 12-16. [6] Benyus J., Biomimicry: Innovation Inspired by Nature; Harper Perennial, New York, 2006, 212-223.