نقش جایگزینی منیزیم در بهبود رفتار مکانیکی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار زیست تقلید

نانوکامپوزیت‌های هیدروکسی آپاتیت خالص و دارای افزودنی منیزیم با روش ساده سل-ژل سنتز شدند. به این منظور، با استفاده از واکنش شیمیایی پیش ماده‌های مربوط به کلسیم، منیزیم و فسفر، ژل اولیه بدست آمد و پس از گذشت 48 ساعت در دمای اتاق، به مدت 24ساعت در دمای 120درجه سانتی گراد در کوره الکتریکی رطوبت زدایی شد. درنهایت، جهت خارج شدن مواد آلی و فرار، این محصول به مدت 3 ساعت در دمای 600 درجه سانتی گراد قرار داده شد. به این صورت شش نمونه با درصدهای مولی 0، 2، 4، 6، 8 و 10 از منیزیم تهیه شد. به منظور بررسی تاثیر مقدار منیزیم در خواص نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت، از نمونه ها طیف پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف فروسرخ تبدیل فوریه (ftir) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)گرفته شد و نیز تست مقاومت فشاری به عمل آمد. نتایج حاصل، سنتز موفق نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت را تایید کرد و نشان داد که با افزایش مقدار منیزیم اندازه بلورک‌ها کاهش می‌یابد. همچنین، هیدروکسی آپاتیت خالص دارای ریز ساختار میله ای و صفحه‌ای است که در هیدروکسی آپاتیت جایگزین شده با 4 درصد منیزیم فقط ساختار میله ای و در هیدروکسی آپاتیت جایگزین شده با10 درصد منیزیم فقط ساختار صفحه‌ای قابل رویت است. در نهایت، نمونه جایگزین شده با 4 درصد منیزیم بیشترین مقدار مقاومت فشاری را نشان داد و نمونه جایگزین شده با 10 درصد منیزیم در رده دوم قرار گرفت.

the role of mg substitution in improving the mechanical behavior of nano-structured biomimetic hydroxyapatite

pure hydroxyapatite nanocomposites with different amount of magnesium additive were synthesized using a simple sol-gel method. for this purpose, the initial gel was obtained by the chemical reaction of calcium, magnesium, and phosphorus-related precursors, and after remaining for 48 h at room temperature, it was dried for 24 h at 120˚c in an electric furnace. finally, to remove the organic materials and volatiles, this product was placed at 600˚c for 3 h. this way, six samples with molar percentages of 0, 2, 4, 6, 8, and 10 of magnesium were prepared. to investigate the effect of magnesium amount on the nanocomposite properties, x-ray diffraction pattern (xrd), fourier-transform infrared spectroscopy (ftir), and scanning electron microscopy (sem) images were used, and also, compressive strength testing was performed. the results confirmed the successful synthesis of hydroxyapatite nanocomposites and showed that with increasing magnesium content, the crystal size decreases. moreover, pure hydroxyapatite has a needle-like and plate-like microstructure, while in hydroxyapatite substituted with 4% magnesium, only needle-like structure is observable. in addition, in hydroxyapatite substituted with 10% magnesium, only plate-like structure is visible. finally, the sample substituted with 4% magnesium showed the highest compressive strength, and the sample substituted with 10% magnesium ranked as the second one.