اعلام جامعة بابل | مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل

مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل

نشر بواسطة : نورا كاظم بيرماني

تاريخ الخبر : 03/11/2024

عدد المشاهدات : 82

مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل
ناقش قسم هندسة المعادن في كلية هندسة المواد\ جامعة بابل اطروحة دكتوراه للتدريسي في كليتنا (( مقداد جبر داخل )) عن اطروحته الموسومة:
(( تحضير وتوصيف السقالات المعدنية المسامية لتجديد العظام ))
Preparation and Characterization of Porous Metal Scaffolds for Bone Regeneration
إشراف:
الاستاذ الدكتور عبد الرحيم عبد علي كاظم الفتلاوي
ترأس لجنة المناقشة الاستاذ الدكتور عماد سعدي الحسني\ الجامعة التكنلوجية- قسم هندسة المواد
تناولت الاطروحة:
سبائك التيتانيوم المسامية ذات معامل المرونة المنخفض تقلل من تأثير الحجب الإجهادي، مما يجعلها تتناسب بشكل جيد مع العظم المضيف، تقلل من الامتصاص، وتعزز التكوين السريع للعظم والاندماج عند واجهة المزروعة. تُستخدم تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مثل الانصهار الانتقائي بالليزر في تصنيع الهياكل الداعمة، مما يوفر مرونة في التصميم والوظيفة.
في هذه الدراسة، تم استخدام تحليل العناصر المحدود (FEA) لمحاكاة اختبارات الضغط أحادية المحور، لتقييم معامل المرونة ومتانة الخضوع للهياكل الشبكية بهدف تحقيق خصائص مشابهة للعظم البشري. من بين الخلايا البسيطة المكعبة(SC)، المكعبة المركزية الجسم (BCC)، المكعبة المركزية الوجه (FCC)، والسداسية(HC)، تمتلك الخلية المكعبة البسيطة أعلى معامل مرونة وقوة تحمل، في حين أن الخلية المكعبة المركزية الجسم لديها أدنى القيم.
تم تحديد الخصائص الميكانيكية المثلى باستخدام طريقة تاجوشي والتحليل العلاقي الرمادي. تشمل معلمات الانصهار الانتقائي بالليزر القدرة على الليزر ( w160-240 )، سرعة المسح ( mm/min1000-1500)، وتباعد المسار (mm0.06 -0.120 ). وُجد أن أفضل المعلمات هي: قدرة ليزر w240 ، سرعة مسح (mm/min)1000 ، وتباعد مسار mm0.06 ، مما أسفر عن معامل مرونة MPa20 عند 0? ، MPa18.874 عند 90? ، اجهاد خضوع MPa265 عند 0? ، MPa260 عند 90? ، مسامية بنسبة 48.565% وخشونة سطح mµ6.223. النهج المستخدم حسنت خصائص الهيكل الشبكي، مع تحسن بنسبة 19.2% للخشونة السطحية (Ra)، و19.917% لنسبة المسامية (P%)، و3.4% لمعامل المرونة عند0?E- درجة، و16.968% لمعامل المرونة عند ?90E-، و33.962% لمقاومة الخضوع عند 0?، و41.026% لمقاومة الخضوع عند 90?.
لتقليل خشونة السطح العالية، تم استخدام التدفق الكاشط بالموجات فوق الصوتية والتلميع الكهروكيميائي (EP). معالجة التلميع الكهروكيميائي، باستخدام جهود كهربائية 20، 18، و16 فولت لمدة 8، 6، و4 دقائق عند درجة حرارة 4-7°C، خفضت خشونة السطح من 7.325، 7.465، و6.773 ميكرومتر إلى 4.661، 3.911، و4.20 ميكرومتر للهيكل السداسي، المكعب المركزي الوجه والمكعب المركزي الجسم على التوالي.
طلاء مركب HA/TiO2، الذي تم إنتاجه عبر المعالجة الكيميائية والترسيب الكهروكيميائي، يعزز التآلف الحيوي باستخدام طبقة وسيطة من التيتانيت لربط طلاء HA بالهيكل الداعم من Ti6Al4V. تم توصيف الطلاء باستخدام FESEM/EDS، SEM، AFM، XRD، وFTIR. أظهرت النتائج أن زيادة الجهد الكهربائي أثناء الترسيب تزيد من خشونة السطح وقيم كالسيوم الى فوسفات، ولكن الزيادات الإضافية إلى 4 فولت تسببت في حدوث تشققات وفراغات مجهرية.
أظهرت الاختبارات الكهروكيميائية في محلول ملحي عادي وسائل محاكاة سوائل الجسم (SBF)، باستخدام اختبارات الاستقطاب الديناميكي والقطبي الدوري وتحليل إطلاق الأيونات، تحسينًا في مقاومة التآكل. في محلول NaCl 0.9%، حسن طلاء HA/TiO2 مقاومة التآكل بنسبة 87.4% لعينة HC، 94% لعينة BCC، و86% لعينة FCC. في SBF، حسن الطلاء مقاومة التآكل بنسبة 97.4% لعينة HC، 84% لعينة BCC، و96% لعينة FCC، مقارنة بالعينة المطبوعة والمُعالجة بعد الطباعة.
في الاختبارات المختبرية، أظهر طلاء HA/TiO2 على هياكل Ti6Al4V تحسينًا في حيوية الخلايا MC3T3-E1. أظهرت صور SEM انتشار الخلايا وامتداداتها السيتوبلازمية على أسطح الهياكل السداسية والمكعبة المركزية الوجه، حيث كانت الخلايا مصطفة بشكل طولي. أسطح الهياكل المكعبة المركزية الجسم كانت تحتوي بشكل رئيسي على خلايا مسطحة ومتعددة الطبقات. أظهرت جميع الهياكل أنها غير سامة وشجعت على التصاق الخلايا وتكاثرها. تشير نتائج SEM إلى أن الطلاء المركب على الهياكل السداسية حسّن بشكل كبير من التصاق الخلايا. تم تقييم السمية الخلوية للطلاء المركب TiO2/HA باستخدام MTT بعد 72 ساعة من الحضانة. أظهرت الهياكل السداسية أعلى نسبة حيوية للخلايا (98.579%) بينما أظهرت الهياكل المكعبة المركزية الجسم أقل نسبة (82.174%).
تم تقييم النشاط المضاد للبكتيريا ضد E. coli باستخدام طريقة العد الميكروبي CFU. قلل طلاء HA/TiO2 على هياكل Ti6Al4V من E. coli بنسبة 76% لعينة HC، 52% لعينة FCC، و12% لعينة BCC. لم تُظهر العينات المعالجة بعد الطباعة أي نشاط مضاد للميكروبات بعد 24 ساعة. أظهرت العينات المطلية تأثيرات قوية مضادة للبكتيريا ضد E. coli بعد 72 ساعة من الحضانة.
جنان العبيدي
تصوير احمد حسين