Study and characterization of materials and their mixtures for dental implants: hydroxyapatite and bioactive glass

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

2008 (EN)
Μελέτη και χαρακτηρισμός εμφυτευματικών υλικών και μιγμάτων τους: υδροξυαπατίτης και βιοενεργή ύαλος
Study and characterization of materials and their mixtures for dental implants: hydroxyapatite and bioactive glass

Χατζησταύρου, Ευάγγελος Σωτηρίου

Ο συνθετικός υδροξυαπατίτης (Ca10(PO4)6(OH)2) ανήκει σε μια κατηγορία υλικών που βρίσκουν εφαρμογή στην κατασκευή και χρήση μεγάλου αριθμού εμφυτευμάτων, για πληθώρα οστικών επεμβάσεων. Η ικανότητα εκδήλωσης βιοενεργής συμπεριφοράς από τον συνθετικό υδροξυαπατίτη αποδίδεται στην ομοιότητά της σύστασής του, με αυτή του βιολογικού υδροξυαπατίτη, που αποτελεί το βασικό δομικό συστατικό των οστών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε προσπάθεια τροποποίησης του συνθετικού υδροξυαπατίτη, αποσκοπώντας στην επίτευξη καλύτερης βιοενεργής συμπεριφοράς. Ο έλεγχος της βιοενεργότητας έγινε με εμβάπτιση των υλικών σε διάλυμα που προσομοιάσει τα υγρά του σώματος (SBF). Ο καθαρός συνθετικός υδροξυαπατίτης είναι ένα υλικό που εμφανίζει βιοενεργή συμπεριφορά μετά από 12 ημέρες εμβάπτισης στο SBF. Υποβάλλοντας σε θερμική επεξεργασία το υλικό στους 1000οC, διαπιστώσαμε ταχύτερη εκδήλωση βιοενεργότητας, έπειτα από 7 ημέρες στο SBF. Προσπαθώντας να βελτιώσουμε ακόμη περισσότερο την βιοενεργή συμπεριφορά του υδροξυαπατίτη, σχηματίσαμε μίγματα του υδροξυαπατίτη με τη βιοενεργή ύαλο, ένα υλικό που αποδεδειγμένα εκδηλώνει ταχύτατη βιοενεργή συμπεριφορά. Πετύχαμε μείγμα υδροξυαπατίτη/βιοϋάλου (70%‐30% αντιστοίχως) που εμφανίζει βιοενεργότητα μέσα σε 10 ημέρες, ενώ με την θερμική επεξεργασία του μίγματος στους 1000οC η εκδήλωση βιοενεργότητας μειώθηκε σε 5 ημέρες. Με την τεχνική sol‐gel επιτυγχάνεται βελτίωση της βιοενεργότητας πολλών βιοϋλικών, λόγω των δομικών χαρακτηριστικών και της υφής των υλικών που σχηματίζονται με την συγκεκριμένη διαδικασία. Στην συγκεκριμένη εργασία έγινε σχηματισμός υδροξυαπατίτη με την τεχνική sol‐gel, καταλήγοντας σε ένα υλικό που έχει ως βασική φάση αυτήν του υδροξυαπατίτη, αλλά σε μικρό ποσοστό μια παραμένουσα φάση CaO. Το υλικό αυτό εμφάνισε βιοενεργή συμπεριφορά μέσα στις πρώτες ώρες στο SBF, ενώ ανέπτυξε πολύ γρήγορα και στρώμα βιολογικού υδροξυαπατίτη. Σχηματίζοντας μίγμα του υλικού αυτού με βιοενεργή ύαλο διαπιστώσαμε ακόμα καλύτερη βιοενεργή συμπεριφορά και ανάπτυξη παχέος, συμπαγούς στρώματος βιολογικού υδροξυαπατίτη μέσα σε 7 ημέρες εμβάπτισης. iv Τέλος, μελετήθηκε ο καθαρός sol‐gel υδροξυαπατίτης (χωρίς την φάση του CaO) ο οποίος εμφάνισε βιοενεργή συμπεριφορά με μεγάλη καθυστέρηση, μετά από 20 ημέρες στο SBF.
Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) belongs to a category of materials that are being used in manufacturing of numerous implants for many osseous surgical interventions. Bioactive behavior of Hydroxyapatite is attributed in its chemical similarity to the calcified/mineral part of human bone. In this study we modified synthetic Hydroxyapatite, aiming to the improvement of its bioactivity. The bioactive behavior of the investigated materials was assessed by immersion studies in simulated body fluids (SBF). Pure chemical Hydroxyapatite is a material which presents bioactive behavior after 12 days immersion in SBF. With heat treatment of this material at 1000oC we observed better bioactivity, after 7 days in SBF. In order to improve the bioactive behavior of hydroxyapatite we prepared mixtures of chemical hydroxyapatite with Bioglass®, in different proportions. Best bioactive behavior is observed by the mixture chemical hydroxyapatite 70% ‐ Bioglass® 30% which presents bioactivity after 10 days in SBF. After heat treatment of this mixture at 1000oC, is observed better bioactive behavior, in 5 days of immersion time. The sol‐gel process is a chemical synthesis technique which derives more bioactive materials due to their distinct structural and textural features. In the present work we prepared sol‐gel derived hydroxyapatite‐CaO composite which displayed rapid bioactivity and formation of a brittle biological hydroxyapatite layer only in few hour of immersion in SBF. This composite in a mixture with Bioglass® provided a material which presents the same rapid bioactive behavior with the formation of a stable and compact layer of carbonate hydroxyapatite after 7 days of immersion. This observation determines the mixture hydroxyapatite‐CaO(70%)‐ Bioglass®(30%) as the material with the best bioactive behavior compared to all investigated materials in this study. Finally, we prepared pure sol‐gel derived hydroxyapatite (without including the CaO phase) which presents the formation of small spherical aggregates on the surface of the samples after 20 days of immersion. vi

Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία

Κολλοειδής γέλη
Βιοενεργή ύαλος
θερμική επεξεργασία
Sol gel
Thermal treatment

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Φυσικής

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)