Production and Characterization of Wollastonite Particles Reinforced Hydroxyapatite Composite Granules for Biomedical Applications

Hidroksiapatit (HA) kemik ve dişin temel inorganik bileşenidir ve yüksek biyoaktiviteye, biyouyumluluğa ve kemik bütünleşim kabiliyetine sahiptir. Son zamanlarda, biyouyumluluk ve mekanik mukavemetini ileriye taşıyabilmek için HA yapısına wollastonitin (WT) takviye edilmesi önerilmektedir. Bu çalışmanın odak noktası, püskürtme kurutma ile HA/WT kompozit granüllerin üretilmesi ve karakterize edilmesidir. Ticari WT partikülleri, laboratuvar ortamında hazırlanan HA nanopartiküllerine katılarak, püskürtme kurutma çamuru hazırlanmıştır. Püskürtme kurutulan HA/WT granüllerinin (SD-HA/WT) termo-fiziksel özellikleri SEM, FTIR, granül boyut ölçümü, TG-DTA ve XRD analizleriyle incelenmiştir. Analizler, kompozit granüllerin HA ve WT fazlarından oluştuğunu ortaya koymuştur. Granüller, matrisi oluşturan HA nanopartiküllerden ve HA matris içerisine ve yüzeye karışmış WT partiküllerden oluşmuştur. 750 °C’de yapılan ısıl işlem, sentezlenen HA nanopartiküllerin kalsinasyonuna neden olurken, 1000 °C ve 1250 °C’de yapılan ısıl işlemler sayesinde HA nanopartikülleri sinterlenmiştir, dolayısıyla granüllerin mekanik özellikleri artmıştır. Granüllerin faz yapıları ısıl işlemden sonra stabil kalmıştır (baskın olarak kristalin HA ve WT). Bununla birlikte, WT takviyesi HA’nın dehidroksilasyon sıcaklığının düşmesine neden olmuştur ve 1000 °C’de yapılan ısıl işlemden sonra diğer kalsiyum fosfat fazları oluşmuştur. Rietveld Refinement analizi, granüllerin sırasıyla %82,3 ve %15,6 HA ve WT fazına sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır. 36 μm medyan boyutuna (d50) sahip olan küresel granüller termal sprey, 3b yazıcı ve sıcak presleme prosesinde kullanılabilir.