Sol-gel synthesized 45s5 bioactive powder and glass ceramics

Abstract

Biyocamlar bilinen ilk biyouyumlu malzemelerdir. Doku mühendisliğinde ve implantlarda yaygın olarak kullanılan biyoaktif bir malzemedir. Kuaterner biyo-cam, değişen SiO2, CaO, MxOy (metal oksit) ve P2O5 bileşimlerine sahip biyouyumlu bir cam olmasına rağmen, 45S5 Bioglass elde etmek için ağırlıkça% 45 oranında Si ve 5:1 Ca/P molar oranı muhafaza edilmelidir. 45S5 Biyoaktif camlar ve cam-seramikler geleneksel olarak ergitme-suverme yöntemi ile üretilmektedir. Sol-gel yönteminin uygulanması, bu malzemeyi daha düşük sıcaklıklarda sentezlememizi sağlar. Bu tezin en çok aranan sonucu, 45S5 Bioglass ve ilgili cam seramiklerin farklı bir fosfor (P) öncüsü ile sol-gel yöntemi ile sentezlenmesinin mümkün olup olmadığını bulmaktır. Biyoaktif cam ve seramiklerin sol-jel yönteminin neden olduğu gözenekli mikroyapı genellikle düşük sıcaklıklarda cam ve cam-seramik üretimi dışında gelişmiş özelliklere sahiptir. Ağırlık oranları %45 SiO2-%24.5 Na2O-%24 CaO-%6 P2O5 olan 45S5 biyoaktif cam, sol-jel tekniği ile sentezlenmeye çalışılacaktır. Biyocamın sentezlenmesi için kullanılan öncüler, silika kaynağı olarak tetraetil orto-silikat (TEOS), Si(OC2O5)4; sodyum oksit kaynağı olarak sodyum nitrat (NaNO3); kalsiyum nitrat tetrahidrat, Ca(NO3)2·4H2O, kalsiyum oksit kaynağı olarak ve son olarak, fosfor pentoksit öncüleri olarak, tri-etil fosfat (TEP), (C2H5)3PO4 yerine, dibütil fosfat, C8H18O3P'dır. Asidik katalizörler (yani nitrik asit veya asetik asit) ile 5:1 Ca/P oranı korunurken Di-P ile hazırlanan çözeltiler yaşlandırılacak ve kurutulacaktır. Bu işlemden sonra elde edilen kurutulmuş jeller öğütülecektir. Numunelerin ısıl işlemden geçirilmesinden sonra, cam-seramik tozları elde edilecek ve bu numuneler, XRD, SEM,ve EDS ile analiz edilecektir. 45S5 Bioglass, doku mühendisliğinde ve implantlar için iskelelerde yaygın olarak kullanılan biyoaktif bir malzemedir. Farklı öncüler kullanarak, biyoaktif özelliklerini korurken, gerekli Ca/P oranlarını elde etmenin uygun ve daha kolay bir yolunu bulmak amaçlanmaktadır.Bioglasses are the first known biocompatible materials. It is a bioactive material widely used in tissue engineering and scaffolds for implants. Although quaternary bioglass is a biocompatible glass with changing compositions of SiO2, CaO, MxOy (metal oxide) and P2O5, a 45 wt.% ratio of Si and a 5:1 molar ratio of Ca/P should be maintained to acquire 45S5 Bioglass. 45S5 Bioactive glasses and glass-ceramics are produced traditionally via melt-quenching method. Implementation of sol-gel method allows us to synthesize this material at lower temperatures. The foremost sought conclusion of this thesis is to find if it is possible to synthesize 45S5 Bioglasses and related glass-ceramics with a different phosphorus (P) precursor via sol-gel method. Porous microstructure caused by sol-gel method of bioactive glass and ceramics usually have improved properties other than the production of glasses and glass-ceramics at lower temperatures. 45S5 bioactive glass with weight ratios of 45% SiO2-24.5% Na2O-24.5% CaO-6% P2O5, will tried to be synthesized by the sol-gel technique. The precursors used for synthesizing the bioglass are tetraethyl ortho-silicate (TEOS), Si(OC2O5)4, as the source of silica; sodium nitrate (NaNO3), as the source of sodium oxide; calcium nitrate tetrahydrate, Ca(NO3)2 . 4H2O, as the source of calcium oxide and finally, dibutyl phosphate, C8H18O3P, instead of tri-ethyl phosphate (TEP), (C2H5)3PO4 as precursors for phosphorus pentoxide. Solutions prepared with dibutyl phosphate while maintaining 5:1 Ca/P ratio with acidic catalyzers (i.e. nitric acid or acetic acid) will be aged and dried. Dried gels obtained after this procedure, will be grinded. After heat treating the samples, glass-ceramic powders will be obtained and these samples will be further analyzed via XRD, SEM and EDS.