Development of high density polyethylene micro/nano hydroxyapatite composites for medical implants

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Due to the distinct rise in the number of medical cases that require reconstructive surgeries worldwide, medical implants have increased accordingly in the past two decades. Through this, several orthopedic diseases, defects, traumas, and congenital anomalies such as bone cancer, bone fracture, and osteoporosis can be treated or improved. Therefore, in order to improve, substitute, repair, or enhance bone health, there is a vital and essential necessity for synthesizing biomaterials with special characterizations. However, this kind of implant is still considered a substantial challenge and a huge burden on the quality of healthcare. Hence, finding such safe devices, with minimum complications, made of synthetic biomaterials can offer the bone graft field a promising alternative. Recently, polymers are being more widely used in the medical field due to their widespread availability and very simple product development and manufacturing procedures. This is in addition to the lower cost as compared to other materials. High-Density Polyethylene (HDPE) is one of the most frequently employed materials in medical applications due to its mechanical strength, low cost, great biocompatibility, ease of processing, and chemical and biological resistance. The main aim of this project is to develop the local polyethylene material to be used as a medical implant. This material is characterized according to its mechanical properties such as tensile, flexural, compression, and impact properties, which are considered among the most important factors that must be taken into consideration in such studies. To achieve this goal, some materials must be combined with each other to obtain a product with properties similar to those of bone. This process involves reinforcing High-Density Polyethylene (HDPE) with a bioactive hydroxyapatite (HA) ceramic to produce bioactive composites for bone replacements. The experimental work studied the selected mechanical properties of the locally produced High-Density Polyethylene (HDPE) reinforced with hydroxyapatite (HA) ceramic nanoparticles (NPs) and microparticles (MPs) with diameters of 200 nm and 200 µm, respectively. HA MPs of 1, 5, and 10 wt% and HA NPs of 0.5, 1, and 5 wt% were blended with the HDPE using a twin-screw extrusion machine. The mixing process was performed at 200 rpm and 220 °C. The results of this research indicate that HDPE/Nano-HA composites achieved higher property values than HDPE/Micro-HA composites for most of the mechanical tests. The standard deviation values are reasonable, indicating that the experimental work is repeatable. The coefficient of variation is significantly below 10, indicating that the results are also reliable. The best value of UTS may be obtained at 1 wt% Nano-HA, where it improves by roughly 33.8% compared to neat HDPE.

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

ed5b8799-3e33-4030-8bf2-bda10d7a7ebf

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

ed5b8799-3e33-4030-8bf2-bda10d7a7ebf_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تطوير مركبات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ممزوج جسيمات السراميك النانوية و الجسيمات الدقيقة من هيدروكسيأباتيت (HA) النشط بيولوجيًا

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Farooq Khalfan Al Jahwari","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":" Mohammed Sulieman Al-Owiemri ","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Moosa Salim Al-Kharus","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Development of high density polyethylene micro/nano hydroxyapatite composites for medical implants

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

نظرًا للارتفاع الواضح في عدد الحالات الطبية التي تتطلب عمليات جراحية ترميمية في جميع أنحاء العالم، فقد زاد ذلك في العقدين الماضيين، الذي من خلاله يمكن علاج أو تحسين العديد من أمراض العظام والعيوب والصدمات والتشوهات الخلقية مثل سرطان العظام، الذي بدوره يسبب كسرًا وهشاشةً في العظام، لذلك من أجل تحسين صحة العظام أو استبدالها أو إصلاحها أو تحسينها، هناك ضرورة حيوية وضرورية لتركيب المواد الحيوية ذات الخصائص الخاصة. ومع ذلك، لا يزال هذا النوع من الغرسات يُعتبر تحديًا كبيرًا على جودة الرعاية الصحية. كما أن العثور على مثل هذه الأجهزة الآمنة، مع القليل من المضاعفات أو بدونها، المصنوعة من مواد حيوية اصطناعية يمكن أن يوفر لمجال الترميم العظمي بديلًا واعدًا. يتم استخدام البوليمرات على نطاق واسع في المجال الطبي هذه الأيام بسبب توفرها على نطاق واسع، كما أن إجراءات تطوير وتصنيع هذا النوع من المنتجات، إضافة إلى التكلفة المنخفضة، يُعد الأفضل مقارنةً بالمواد الأخرى. يُعد البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) من أكثر المواد المستخدمة في التطبيقات الطبية نظرًا لقوته الميكانيكية وتكلفته المنخفضة وتوافقه الحيوي الكبير وسهولة معالجته ومقاومته الكيميائية والبيولوجية. الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو تطوير مادة البولي إيثيلين المحلية لاستخدامها كغرس طبي. تعتبر الخصائص الميكانيكية مثل (خصائص الشد والانثناء والضغط والتأثير) من أهم الخصائص التي يجب مراعاتها في مثل هذه الدراسات. لتحقيق هذا الهدف، يجب دمج بعض المواد مع بعضها البعض للحصول على منتج له خصائص مماثلة لخصائص العظام. تعمل هذه العملية على تقوية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بسيراميك هيدروكسيapatite (HA) النشط بيولوجيًا لصنع مركبات نشطة بيولوجيًا لاستبدال العظام. يقوم أساس العمل التجريبي على دراسة الخواص الميكانيكية المختارة للبولي إيثيلين عالي الكثافة المنتج محليًا والمدعوم بجسيمات السيراميك النانوية (nano particles) هيدروكسيapatite (HA) والجسيمات الدقيقة (micro particles) بأقطار 200 نانومتر و200 ميكرومتر على التوالي. تم مزج الجسيمات الدقيقة من هيدروكسيapatite (HA) باستخدام النسب التالية: 1 و5 و10 كنسب وزن مع البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) باستخدام آلة بثق لولبية مزدوجة، كما تم مزج جسيمات السيراميك النانوية (nano particles) هيدروكسيapatite (HA) باستخدام النسب التالية: 0.5، 1، 5 كنسب وزن. تتم عملية الخلط عند 200 دورة في الدقيقة و220 درجة مئوية. تشير نتيجة هذا البحث إلى أن مركبات جسيمات السيراميك النانوية (nano particles) هيدروكسيapatite (HA) مع البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) حققت قيم خصائص أعلى من المركبات التي تحتوي على الجسيمات الدقيقة من هيدروكسيapatite (HA) لمعظم الاختبارات الميكانيكية. قيم الانحراف المعياري معقولة، مما يدل على أن العمل التجريبي قابل للتكرار. معامل الاختلاف أقل بكثير من 10، مما يشير إلى أن النتائج موثوقة أيضًا. ختامًا، لقد نجحنا في تطوير مركبات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ممزوجة بجسيمات السيراميك النانوية والجسيمات الدقيقة من هيدروكسيapatite (HA) النشط بيولوجيًا، وذلك لما حققناه من ازدياد في قوة المركب بأكثر من 33.8% مقارنةً بالبولي إيثيلين عالي الكثافة.

كلمات الباحثين

Polyethylene -Toxicology - Materials-Mechanical properties

إشراف وإعداد

الإشراف

Farooq Khalfan Al Jahwari, Moosa Salim Al-Kharus

الإعداد

Mohammed Sulieman Al-Owiemri

الاقتباسات الببليوغرافية