بررسی تاثیر نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و آلومینا بر رفتار چقرمگی شکست کامپوزیت‌های دندانی و استخوانی پایه پلیمری

استفاده از کامپوزیت‌های دندانی و استخوانی پایه پلیمری از جنس پلی متیل متا اکریلات به سبب سازگاری مناسب بیولوژیکی با بدن و استحکام نسبتا خوب، وزن کم و قیمت پایین در کاربردهای بیومکانیکی و پزشکی به‌ عنوان پروتز و یا برای جایگزینی و ترمیم استخوان ها و دندان‌های آسیب دیده کاربرد فراوانی یافته است. یکی از نقاط ضعف این مواد، چقرمگی شکست نسبتا کم و مقاومت پایین در برابر رشد ترک در مقایسه با ماده دندانی و استخوانی می‌باشد که این امر می‌تواند نهایتا منجر به بروز و رشد ترک از محل فصل مشترک کامپوزیت – دندان و یا از داخل ماده کامپوزیت دندانی و پروتزهای جایگزین یا ترمیمی دندانی - استخوانی شود. استفاده از نانو موادی نظیر هیدروکسی آپاتیت و آلومینا برای مقاوم سازی این کامپوزیت‌های دندانی– استخوانی گزینه مناسبی می‌باشد. در این پژوهش، اثر افزودن درصدهای مختلفی از نانو ذرات هیدرواکسی آپاتیت و آلومینا بر مقدار چقرمگی شکست (مود i) ماده کامپوزیت پروتز دندانی پایه پلیمری پلی متیل متا اکریلات (pmma) با انجام آزمایش‌های شکست مورد بررسی قرار می­گیرد. نشان داده می‌شود که چقرمگی شکست ماده pmma، با افزودن نانوذرات فوق تا حدودی باعث بهبود مقاومت در برابر رشد ترک می‌شود. البته اثر نانو ذرات آلومینا در افزایش چقرمگی شکستpmma  از هیدروکسی آپاتیت بیشتر می‌باشد. بیشترین افزایش چقرمگی شکست مربوط به ماده کامپوزیت دندانی حاوی 10 درصد هیدروکسی آپاتیت و 6 درصد آلومینا است.

Effects of alumina and hydroxyapatite nanoparticles on fracture toughness of PMMA based dental composite

Polymethylmethacrylate (PMMA) based dental and bone composites are used frequently in biomedical applications as implants, bone cements, restorative materials and etc. This is mainly because of some characteristics of PMMA such as biocompatibility, good mechanical properties and its low cost. However, in comparison with bone and dentin, PMMA based dentures or implants have lesser fracture toughness (i.e. smaller crack growth resistance) which makes them very susceptible to brittle and sudden failures. The use of nano additive materials like hydroxyapatite and alumina as filler particles may probably increase the crack growth resistance of such composites. Hence in this research the effects of adding different weight percentages of these two nano particles are examined on mode I fracture toughness of PMMA based denture composites. The experimental fracture toughness results demonstrated that the fracture resistances of manufactured nano composites are increased in general relative to neat PMMA. The influence of alumina was more pronounced than the use of hydroxyapatite particle. The highest increase in fracture toughness was observed for composite containing 10% hydroxyapatite and 6% alumina.