كاشتنيهاي استخواني و دنداني كه براي بازسازي عيوب استفاده مي شوند علاوه بر زيست سازگاري بايد داراي خواص مكانيكي بالايي نيز باشند. امروزه در ميان بيوموادي كه در مورد استفاده قرار مي گيرند هيچكدام به طور كامل تمام خواص مورد نياز براي يك كاشتني را ندارند. به طور كلي استخوان دو وظيفه عمده دارد اولين وظيفه حفظ هموستاز ميترالي در بدن است كه با تنظيم غلظت الكتروليت هاي كليدي خون شامل يونهاي كلسيم، هيدروژن و فسفات صورت مي گيرد و دومين وظيفه تشكيل اسكلت به منظور فراهم كردن حمايت مكانيكي از اندام ها است. با توجه به نزديك بودن تركيب شيميايي هيدروكسي آپاتيت به بافت استخواني، اين ماده پيوستگي خيلي خوب با بافت استخواني را داراست كه اين امر به علت تشكيل پيوند شيميايي خوب بين هيدروكسي آپاتيت و استخوان مي باشد، اما به هر حال خواص مكانيكي ضعيف آن كاربردهاي عملي آن را محدود كرده است. براي جبران اين امر امروزه پوششهاي هيدروكسي آپاتيت بر روي فلزات در علم ارتوپدي و دندانپزشكي كاربرد زيادي پيدا كرده است. اين سيستم شامل پوششهاي هيدروكسي آپاتيت بر روي كاشتنيهاي فلزي، تركيبي از خواص مكانيكي مطلوب فلز زير پايه و خاصيت زيست فعال سطح به واسطه بيوماده هيدروكسي آپاتيت را ايجاد نموده است. به طور كلي وجود پوششهاي هيدروكسي آپاتيت بر روي كاشتنيهاي فلزي، داراي مزايايي همچون زيست سازگاري، چسبندگي سلولي و تشويق تكثير سلولي براي ترميم و بازسازي استخوان و عدم ورود يون سمي به محيط بدن، مي باشد. اما با اين حال، پوششهاي هيدروكسي آپاتيت نيز داراي مشكلات خاص خود مي باشند كه از جمله مهمترين آن، چقرمگي شكست پايين اين پوششها و در نتيجه آن چسبندگي ضعيف آنها مي باشد. فاكتورهاي موثر بر عملكرد پوششهاي هيدروكسي آپاتيت مشتمل بر ويژگي هاي تركيبي، فازي، فيزيكي و مكانيكي است. در اين تحقيق تلاش شده است با بهبود پارامترهايي چون درصد بلورينگي ، آماده سازي فلز زير پايه، كاهش صخامت پوشش (فرايند سل - ژل) ، استفاده از نانو لوله هاي كربني به عنوان تقويت كننده راه مناسبي براي افزايش تافنس شكست اين پوششها پيشنهاد شود.

كلسيم فسفات ها به خصوص هيدروكسي آپاتيت Ca10(PO4)6(OII)2 به عنوان بيوسراميك به دليل شباهتي كه با جزء معدني بافت سخت (استخوان و دندان) دارند، كاربرد فراواني در مهندسي پزشكي و ارتوپدي به عنوان جايگزين بافت، ترميم كننده، كاشتني و پر كننده يافته اند. مشخص شده كه هيدروكسي آپاتيت موجود در مينرال بافت سخت بدن غير استوكيومتري بوده و در ساختار آن عناصر ديگري از جمله سيليسيم ، منيزيم، آهن، روي، استرانسيم و ... نيز وجود دارد. سرعت ترميم هيدروكسي آپاتيت در محيط بدن بسيار كم است و با توجه به شيمي پيچيده ي جزء معدني استخوان در مقايسه با هيدروكسي آپاتيت سنتز شده مي توان آن را شرح داد. اگر چه جزء معدني استخوان در اصل يك فاز آپاتيتي كلسيم فسفاتي است، اما اغلب حاوي مقادير قابل توجهي از يون هاي ديگر نيز مي باشد. اين يون هاي ثانوي نقش مهمي در رفتار شيميايي و زيستي جزء معدني استخوان ايفا مي كنند. شيمي جزء معدني استخوان به وضوح با مراحل تشكيل و رشد استخوان جديد رابطه دارد. مقدار كربنات جزء معدني استخوان انسان در بدو تولد بسيار كم است. ولي پس از گذشت تنها يك هفته سه برابر مي شود. ممكن است فرض شود كه اگر يك ماده ي هيدروكسي آپاتيتي تهيه شود كه مقادير قابل مقايسه اي از اين يون ها را دارا باشد در اين صورت در مقايسه با هيدروكسي آپاتيت استوكيومتري ، رفتار اين ماده ي مصنوعي در محيط داخل بدني بسيار شبيه به جزء معدني استخوان باشد. با وجود اينكه هيدروكسي آپاتيت استوكيومتري داراي خواص مطلوبي از جمله زيست سازگاري و عدم سميت به عنوان كاشتني را داراست، اما وجود برخي كمبودها استفاده از آن را تحت تاثير قرار مي دهد. يكي از اين مشكلات پايين بودن ميزان عكس العمل و فعاليت بيولوژيكي آپاتيت استوكيومتري است. يكي از روش ها براي افزايش زيست فعالي هيدروكسي آپاتيت، جايگزيني سيليسيم در ساختار آن است. از طرفي حضور Si سبب شباهت بيشتر آپاتيت با مينرال استخواني مي شود. نقش Si به عنوان عنصر حياتي در بهبود بخشيدن فعاليت ارگانيسم هاي بيولوژيكي در دهه ي 1970 توسط Carlisle كشف شد. Si اولين جزء دخيل در فرايند تبلور زيستي استخوان است. حضور Si محلول نشان داده شده كه به طور مستقيم در كاني شدن استخوان نقش دارد. بيان شده كه يك اسلكت سالم در حضور Si امكان پذير است و سيلسيم باعث افزايش استخوان سازي و كاهش زمان ترميم بافت سخت مي شود. در اثر كمبود Si ، استخوان ها تغيير شكل مي دهند و ميزان كلاژن موجود در استخوان و غضروف كاهش مي يابد و سيليسيم محلول مي تواند رشد و تكثير سلول هاي استخوان ساز و توليد كلاژن را افزايش دهد. جايگزيني Si در ساختار هيدروكسي آپاتيت بر روي قابليت انحلال ، ميزان بلورينگي، بار سطحي و مورفولوژي اثر گذاشته و فعاليت زيستي آن را بهبود مي بخشد. مواد سنتز شده بر پايه ي كلسيم فسفات كه داراي Si هستند. به طور واضح از فعاليت بيولوژيكي بهتري از حالت استوكيومتري برخوردار هستند. اين بدان معناست كه كاشتني توانايي برقراري اتصال شيميايي با استخوان را داراست. بررسي هاي درون تني نشان مي دهد كه فعاليت بيولوژيكي Si-HA در حدود 14/5% بيشتر از هيدروكسي آپاتيت استوكيومتري است. به طوري كه بافت فيبري حاوي كلاژن در سطح بين استخوان و كاشتني از نوع Si-JIA بعد از حدود 6 هفته ظاهر مي شود در حالي كه اين اتفاق در مورد هيدروكسي آپاتيت استوكيومتري بعد از تقريبا 12 هفته رخ مي دهد.

هيدروكسي آپاتيت Hydroxyapatite (HAP) با فرمول شيميايي Ca10(po4)6oH2 فاز معدني تشكيل دهنده بافت سخت بدن انسان يعني استخوان و دندان است. مهم ترين خاصيت HAP خواص زيستي آن است. HAP داراي خواص مهمي مانند زيست سازگاري، بيواكتيويتي Bioactivity و استئوكانداكتيويتي osteoconductivity مي باشد. بيواكتيويتي عبارت است از توانايي برقراري پيوند مستقيم شيميايي با سلول هاي بدن استئوكانداكتيويتي قابليت هدايت رشد استخواني است به عبارتي اين ماده توانايي آن را دارد كه وقتي در محيط بدن قرار مي گيرد بازسازي بافت استخوان از دست رفته را تسهيل و تشويق كند. اگر چه به علت زيست سازگاري فوق العاده عالي و عدم سميت هيدروكسي آپاتيت به عنوان يك بيوسراميك مورد توجه است. محدوديت عمده در استفاده كلينيكي از آن به عنوان يك ايمپلنت متحمل بار ترد بودن مكانيكي است.

در ساخت اين كامپوزيت مراحل ذيل اجراء مي شود: الف: تهيه ژل حاوي آلوميتا از ماده اوليهALCI_3 6H_2 O 1) توزين ماده اوليه 2- تنظيم PH با استفاده از PH متر 3- افزودن ماده اوليه به محيط ديسپرز با PH مشخص 4- توليد ژل حاوي آلوميتا با استفاده از همزن، همراه با اعمال دما و سپس عمليات حرارتي مناسب. ب: تهيه سل حاوي زير كوتيا از ماده اوليهZrocl2.8H2O 1) توزين ماده اوليه 2) تنظيم PH با استفاده از PH متر 3) افزودن ماده اوليه به محيط ديسپرز يا PH مشخص 4) توليد سل حاوي زير كونيا بصورت پودر خشك شده با استفاده از همزن، همراه با اعمال دما و عمليات حرارتي مناسب ج: افزودن سل زير كوتيا به ژل آلوميتا با وزن و مقدار مشخص د: انجام عمليات كلسناسيون براي رسيدن به ساختار نهايي كامپوزيت ه: انجام آزمايشهاي XRD بر روي نمونه سنتز شده بايد توجه نمود كه تمام توزين ها با استفاده از ترازوي آزمايشگاهي دقيق با دقت 0/001 صورت گرفته همچنين براي تنظيم PH دستگاه PH متر Metrohm كاليبره شده يا محلوهاي بافر استفاده مي شود. همچنين به دليل اينكه اين فرايند توليد در محدوده اسيدي صورت مي پذيرد براي تنظيم PH از اسيد هيدروكلريك يك مولار استفاده مي كنيم.