استخدام النفايات الزجاجية في تحضير نوع من السيراميك الحيوي
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2024.11088الكلمات المفتاحية:
التفكك الحيوي, الزجاج الحيوي, النفايات الزجاجية, السيراميك الطبي, السيلكاالملخص
ينطوي تعزيز العيش المستدام في المستقبل على إدارة النفايات بكفاءة لاستعادة الموارد وتحويلها إلى مواد خام جديدة. هناك تركيز عالمي على تسريع استخدام وإعادة تدوير النفايات لصناعة مواد حيوية هامة، مما يتطلب القيام بجهود بحثية كبيرة في هذا المجال. في هذا البحث، تم عزل السيليكا النقية عن نفايات الزجاج واستخدمت في صناعة نوع من السيراميك الحيوي من أجل التطبيقات الطبية. حيث تم اجراء عدة مراحل متسلسلة، في البداية تم جمع عينات من نفايات الزجاج المكسر ومعالجتها فيزيائياً (الطحن والفرز الحبيبي)، مزج الزجاج المطحون مع NaOH بالنسب التالية (1:1)، (2:1) (3:1)، ثم أجريت المعالجة الحرارية في درجات حرارة مختلفة ˚C(1000-900-800)، ثم تم عزل السيليكا عن طريق معالجة العينة بمحلول HCl، تليها المعالجة الحرارية عند ˚C900 للحصول على SiO2 بمردود 68٪ ونقاوة تصل إلى 94.4%, تم استخدام السيليكا النقية المعزولة لتحضير الزجاج الحيوي القياسي من النوع
45S5, ثم تم تحديد مواصفاته بتقنيات XRD , IR, DTA ثم تم تحويل الزجاج الحيوي إلى سيراميك حيوي من خلال المعالجة الحرارية للحصول في النهاية على منتج سيراميكي, تمت دراسة خصائصه تركيبه وقابليته للتحلل البيولوجي، أشارت النتائج إلى أنه قابل للاستخدام في التطبيقات الطبية.
Received 03/06/2024
Revised 02/06/2024
Accepted 04/06/2024
Published Online First 20/09/2024
المراجع
Silver IA, Deas J, Erecińska M. Interactions of bioactive glasses with osteoblasts in vitro: effects of 45S5 Bioglass®, and 58S and 77S bioactive glasses on metabolism, intracellular ion concentrations and cell viability. Biomaterials. 2001 Jan; 22(2): 175–85. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(00)00173-3. PMID: 11101161.
Negut I, Ristoscu C. Bioactive Glasses for Soft and Hard Tissue Healing Applications—A Short Review. Appl Sci (Basel). 2023 May 17;13(10):6151–1. https://doi.org/10.3390/app13106151 .
Miguez-Pacheco V, Hench LL, Boccaccini AR. Bioactive glasses beyond bone and teeth: Emerging applications in contact with soft tissues .Acta Biomater. 2015; 13: 1–15. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2014.11.004 .
Mubina MSK, Shailajha S, Sankaranarayanan R, Smily ST. Enriched biological and mechanical properties of boron doped SiO2-CaO-Na2O-P2O5 bioactive glass ceramics (BGC). J Non Cryst Solids 2021 Oct; 570(53): 121007. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121007
Shan Z, Zhang Y, Liu S, Tao H, Yue Y. Mixed-alkali effect on hardness and indentation-loading behavior of a borate glass system. J Non Cryst Solids. 2020 Nov 1; 548: 120314–4. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120314
Crovace MC, Soares VO, Rodrigues ACM, Peitl O, Raucci LMSC, de Oliveira PT, et al. Understanding the mixed alkali effect on the sinterability and in vitro performance of bioactive glasses. J Eur Ceram Soc. 2021 Jul; 41(7): 4391–405. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.11.020
Dimitriadis K, Tulyaganov DU, Vasilopoulos KC, Karakassides MA, Agathopoulos S. Influence of K and Mg substitutions on the synthesis and the properties of CaO-MgO-SiO2/Na2O, P2O5, CaF2 bioactive glasses. J Non Cryst Solids. 2021 Dec; 573: 121140. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121140
Wetzel R, Blochberger M, Scheffler F, Hupa L, Brauer DS. Mg or Zn for Ca substitution improves the sintering of bioglass 45S5. Sci Rep. 2020 Sep 29; 10(1). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72091-7
Lefebvre L, Chevalier J, Gremillard L, Zenati R, Thollet G, Bernache-Assolant D, et al. Structural transformations of bioactive glass 45S5 with thermal treatments. Materialia (Oxf). 2007 Jun; 55(10): 3305–13. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.01.029
Abbasi M, Hashemi B. Fabrication and characterization of bioactive glass-ceramic using soda–lime–silica waste glass. Mater Sci Eng C Mater Biol App. 2014 Apr; 37: 399–404. https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.01.031
Satyendra K S, Kumar J, Singh P, Rajput SK, Ashutosh K D, Ram P, et al. Impact of 13-93 bio-glass inclusion on the machinability, in-vitro degradation, and biological behavior of Y-TZP-based bioceramic composite. Ceram Int. 2024 Jan 1; 50(1): 1087–106. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.10.203
Abbasi M, Hashemi B. Fabrication and characterization of bioactive glass-ceramic using soda–lime–silica waste glass. Mater Sci Eng C Mater Biol App. 2014 Apr; 37: 399–404. https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.01.031
Srinath P, Venugopal R, Patel S, Abdul Azeem P. A cost effective SiO2–CaO–Na2O bio-glass derived from bio-waste resources for biomedical applications. Prog Biomater. 2020 Nov 19 [cited 2023 Sep 11]; 9(4): 239–48. Available from: https://doi.org/10.1007%2Fs40204-020-00145-0.
Sobh .H, Mihsen.H. Synthesis of Functionalized Silica from Rice Husks Containing C-I End Group. Baghdad Sci J. 2019 Dec 1; 16(4): 0886. https://doi.org/10.21123/bsj.2019.16.4.0886
M Abd Dleam, E., & Kareem, S. H. Mesoporous Silica Nanoparticles as a System for Ciprofloxacin Drug Delivery; Kinetic of Adsorption and Releasing. Baghdad Sci J. 2021 Jan 13; 18(2). https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.2.0357
Battaglia C, Cuevas A, De Wolf S. High-efficiency crystalline silicon solar cells: status and perspectives. Energy Environ Sci. 2016; 9(5): 1552–76. https://doi.org/10.1039/C5EE03380B
Yadav S, Singh P, Pyare R. Synthesis, characterization, mechanical and biological properties of biocomposite based on zirconia containing 1393 bioactive glass with hydroxyapatite. Ceram Int. 2020 Jun; 46(8): 10442–51. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.01.043
Karpukhina N, Hill RG, Law RV. Crystallisation in oxide glasses – a tutorial review. Chem Soc Rev. 2014; 43(7): 2174–86. https://doi.org/10.1039/C3CS60305A
Pei F, Zhu G, Li P, Guo H, Yang P. Effects of CaF2 on the sintering and crystallisation of CaO–MgO–Al2O3–SiO2 glass-ceramics. Ceram Int. 2020; 46(11): 17825–35. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.04.089
Chatzistavrou X, ZorbaT., Kontonasaki E, Chrissafis K., Koidis P,Paraskevopoulos K M. Following bioactive glass behaviour beyond melting temperature by thermal and optical methods. Phys Stat Sol. (a). 2004; 201: 944–951. https://doi.org/10.1002/pssa.200306776
Labbaf S, Tsigkou O, Müller KH, Stevens MM, Porter AE, Jones JR. Spherical bioactive glass particles and their interaction with human mesenchymal stem cells in vitro. Biomaterials. 2011 Feb; 32(4): 1010–8. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.08.082
Galow AM, Rebl A, Koczan D, Bonk SM, Baumann W, Gimsa J. Increased osteoblast viability at alkaline pH in vitro provides a new perspective on bone regeneration. Biochem Biophys Rep. 2017 Feb 27 [cited 2022 Mar 24]; 10: 17–25. https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2017.02.001
التنزيلات
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2024 Abdulrazzaq Hammal, Nawzat Nabgali
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.