1. UKM Learning and Research Repository
2. PHD Thesis / Tesis PHD
3. Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Title:	Kesan kandungan fosfat dan suhu sinteran terhadap kaca sol-gel dalam sistem pertigaan (SiO2-CaO-P2O5) sebagai bahan implan bioaktif pukal
Authors:	Syed Nuzul Fadzli Syed Adam (P58674)
Supervisor:	Roslinda Shamsudin, Prof. Madya Dr.
Keywords:	Biomedical materials Biocompatible materials Universiti Kebangsaan Malaysia -- Dissertations Dissertations, Academic -- Malaysia
Issue Date:	23-Jul-2019
Description:	Bahan kaca dan kaca seramik bioaktif yang dihasilkan melalui kaedah sol-gel mempunyai pelbagai kelebihan berbanding kaca yang diperolehi secara peleburan serta berpotensi tinggi untuk digunakan dalam rawatan tisu keras semulajadi. Walaubagaimanapun, kelemahan ketara seperti sifat mekanik yang lebih rendah berbanding tulang semulajadi telah menghadkan penggunaan bahan ini sebagai implan galas bebanan dan implan berongga 3D. Dalam kajian ini, serbuk kaca berasaskan komponen silikat, fosfat dan kalsium oksida disediakan melalui kaedah sol-gel, dimampatkan dan disinter. Manakala serbuk kaca berasaskan komponen silikat dan kalsium oksida dijadikan sebagai sampel kawalan. Kajian dijalankan terhadap kesan peningkatan kandungan fosfat daripada 10 sehingga 20% mol yang disinter pada suhu 600 °C, 1000 °C dan 1200 °C terhadap pemadatan, kekuatan mampatan, morfologi permukaan, kumpulan berfungsi, penghabluran dan sifat kebioaktifan kaca sol-gel. Sifat kebioaktifan bagi setiap komposisi kaca tersinter ditentukan melalui ujian in vitro dimana sampel direndam di dalam larutan Bendalir Badan Tersimulasi (SBF) sehingga 7 hari. Secara umum, perubahan komposisi fosfat dan suhu sinteran memberi kesan langsung terhadap sifat fizik, kimia, morfologi, kekuatan mampatan dan sifat kebioaktifan kaca tersinter. Peningkatan kandungan fosfat sehingga 20% mol meningkatkan pempolimeran rangkaian tetrahedra silikat (Si-O-Si), meningkatkan ikatan Si-O-Si (amorfus), meningkatkan kandungan oksigen penghubung (BO) dan menghasilkan pemisahan fasa kaya silikat dan fasa kaya fosfat pada ketiga-tiga suhu sinteran. Kumpulan berfungsi yang terbentuk mempunyai pengaruh besar terhadap pembentukan fasa, penghabluran, kekuatan mampatan dan sifat kebioaktifan kaca tersinter. Beberapa perubahan kumpulan berfungsi kaca tersinter yang berlaku dalam tempoh 24 jam rendaman dalam larutan SBF membolehkan pemendapan fasa apatit pada permukaannya. Ikatan kimia yang lebih stabil, pembentukan butiran berhablur yang ketara dan mikrostruktur kaca tersinter yang padat merupakan antara faktor penting yang merendahkan sifat kebioaktifan kaca tersinter. Sinteran pada ketiga-tiga suhu membentuk penghabluran separa kaca dan menghasilkan fasa kalsium fosfat (V) silikat dan silikokarnotit dalam matriks kaca amorfus. Walaubagaimanapun, hanya sinteran pada suhu 1200 °C memberikan kesan yang ketara terhadap peningkatan penghabluran dan pemadatan kaca. Peningkatan kandungan fosfat sehingga 20% mol dan suhu sinteran sehingga 1200 °C berjaya meningkatkan kekuatan mampatan kaca tersinter dalam julat tulang kortikal semulajadi namun pada masa sama merendahkan tindakbalas kebioaktifan kaca tersinter. Walaubagaimanapun, hanya kaca gel dengan komposisi fosfat sebanyak 20% mol yang disinter pada suhu 1200 °C berpotensi untuk digunakan sebagai bahan implan pukal galas bebanan. Manakala kaca gel dengan komposisi fosfat 10% mol yang disinter pada suhu 1000 °C berpotensi digunakan sebagai bahan implan bioaktif bukan galas bebanan kerana hanya mencapai julat kekuatan mampatan bagi tulang berongga semulajadi.,Tesis ini tidak ada Perakuan Tesis Sarjana/Doktor Falsafah,Ph.D.,Bahan kaca dan kaca seramik bioaktif yang dihasilkan melalui kaedah sol-gel mempunyai pelbagai kelebihan berbanding kaca yang diperolehi secara peleburan serta berpotensi tinggi untuk digunakan dalam rawatan tisu keras semulajadi. Walaubagaimanapun, kelemahan ketara seperti sifat mekanik yang lebih rendah berbanding tulang semulajadi telah menghadkan penggunaan bahan ini sebagai implan galas bebanan dan implan berongga 3D. Dalam kajian ini, serbuk kaca berasaskan komponen silikat, fosfat dan kalsium oksida disediakan melalui kaedah sol-gel, dimampatkan dan disinter. Manakala serbuk kaca berasaskan komponen silikat dan kalsium oksida dijadikan sebagai sampel kawalan. Kajian dijalankan terhadap kesan peningkatan kandungan fosfat daripada 10 sehingga 20% mol yang disinter pada suhu 600 °C, 1000 °C dan 1200 °C terhadap pemadatan, kekuatan mampatan, morfologi permukaan, kumpulan berfungsi, penghabluran dan sifat kebioaktifan kaca sol-gel. Sifat kebioaktifan bagi setiap komposisi kaca tersinter ditentukan melalui ujian in vitro dimana sampel direndam di dalam larutan Bendalir Badan Tersimulasi (SBF) sehingga 7 hari. Secara umum, perubahan komposisi fosfat dan suhu sinteran memberi kesan langsung terhadap sifat fizik, kimia, morfologi, kekuatan mampatan dan sifat kebioaktifan kaca tersinter. Peningkatan kandungan fosfat sehingga 20% mol meningkatkan pempolimeran rangkaian tetrahedra silikat (Si-O-Si), meningkatkan ikatan Si-O-Si (amorfus), meningkatkan kandungan oksigen penghubung (BO) dan menghasilkan pemisahan fasa kaya silikat dan fasa kaya fosfat pada ketiga-tiga suhu sinteran. Kumpulan berfungsi yang terbentuk mempunyai pengaruh besar terhadap pembentukan fasa, penghabluran, kekuatan mampatan dan sifat kebioaktifan kaca tersinter. Beberapa perubahan kumpulan berfungsi kaca tersinter yang berlaku dalam tempoh 24 jam rendaman dalam larutan SBF membolehkan pemendapan fasa apatit pada permukaannya. Ikatan kimia yang lebih stabil, pembentukan butiran berhablur yang ketara dan mikrostruktur kaca tersinter yang padat merupakan antara faktor penting yang merendahkan sifat kebioaktifan kaca tersinter. Sinteran pada ketiga-tiga suhu membentuk penghabluran separa kaca dan menghasilkan fasa kalsium fosfat (V) silikat dan silikokarnotit dalam matriks kaca amorfus. Walaubagaimanapun, hanya sinteran pada suhu 1200 °C memberikan kesan yang ketara terhadap peningkatan penghabluran dan pemadatan kaca. Peningkatan kandungan fosfat sehingga 20% mol dan suhu sinteran sehingga 1200 °C berjaya meningkatkan kekuatan mampatan kaca tersinter dalam julat tulang kortikal semulajadi namun pada masa sama merendahkan tindakbalas kebioaktifan kaca tersinter. Walaubagaimanapun, hanya kaca gel dengan komposisi fosfat sebanyak 20% mol yang disinter pada suhu 1200 °C berpotensi untuk digunakan sebagai bahan implan pukal galas bebanan. Manakala kaca gel dengan komposisi fosfat 10% mol yang disinter pada suhu 1000 °C berpotensi digunakan sebagai bahan implan bioaktif bukan galas bebanan kerana hanya mencapai julat kekuatan mampatan bagi tulang berongga semulajadi. vi EFFECT OF PHOSPHATE CONTENT AND SINTERING TEMPERATURE ON THE SOL-GEL GLASS IN TERNARY SYSTEM SiO₂-CaO-P₂O₅ AS BULK BIOACTIVE IMPLANT ABSTRACT Bioactive glass and glass ceramic material produced via sol-gel method has various advantages over glasses obtained by melting and highly potential to be used in treatment of living hard tissue. However, apparent weakness such as lower mechanical property compared to living bone has limits the use of this materal as load bearing implant and 3D porous implant. In this study, glass powder based on silicate, phosphate and calcium oxide component were prepared via sol-gel method, compacted and sintered. Meanwhile, glass powder based on silicate and calcium oxide were used as controlled samples. Study was carried out on the effect of increased phopshate content of sol-gel glass (10 to 20 mol %) sintered at 600 °C, 1000 °C and 1200 °C towards densification, compressive strength, surface morphology, functional group, crystallization and bioactivity property of sol-gel glass. The bioactivity property of each sintered glass composition were determined via in vitro test where samples were immersed into Simulated Body Fluid (SBF) solution for 7 days. In general, changes in phosphate composition and sintering temperature has direct impact on the physic, chemistry, morphology, compressive strength and bioactivity property of sintered gel glass. Increased of phosphate content to 20 mol % incerases Si-O-Si bond (amorphous), increased bridging oxygen (BO) content and forms silicate-rich phase and phopshate-rich phase separations at all three sintering temperatures. The functional groups formed has huge influence on the phase formation, crystallizations, compressive strength and bioactivity property of sintered glass. Several changes in functional groups of sintered glass which occurred within 24 hours of immersions in SBF solution allowed the deposition of apatite phase on its surface. Much stable chemical bonds, apparent crystal grains formations and dense microstructure of sintered glass among the important factors that reduced bioactivity property of sintered glass. Sinter at all three temperature formed partially crystallized glass and created calcium phosphate (V) silicate and silicocarnotite phase in amorphous glassy matrice. However, only sintering that run at 1200 °C imparts apparent effects on glass cystallizations and densifications. Increased of phosphate content to 20 mol % and sintering temperature to 1200 °C has successfully increased the sintered glass compressive strength in the range of natural cortical bone but at the same time reduces its bioactivity property. However, only gel glass with phopshate composition of 20 mol % sintered at 1200 °C is potentially to be utilized as load bearing-bulk implant material. Meanwhile, gel glass with 10 mol % of phosphate composition sintered at 1000 °C is potentially to be utilized as nonload bearing-bioactive implant material due to its only achieved the compressive strength range of natural cancellous bone.
Pages:	219
Call Number:	R857.M3S974 2019 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.