การขึ้นรูปไฮดรอกซีอะพาไทต์ชนิดพรุนโดยใช้ไดแคลเซียมฟอสเฟตไดไฮเดรต และไดแคลเซียมฟอสเฟตแอนไฮดรัสจากอุตสาหกรรมกระดูกสัตว์

Abstract

ไฮดรอกซีอะพาไทต์เซรามิกชนิดพรุนถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายทางการแพทย์ ในด้านเป็นวัสดุเติมและทดแทนกระดูก เนื่องจากมีลักษณะใกล้เคียงกระดูก และมีสมบัติที่สามารถเข้ากันได้ดีกับร่างกายมากกว่าวัสดุปลูกฝังเซรามิกชนิดอื่น โดยวัสดุที่ปลูกฝังนี้ต้องการทั้งขนาดรูพรุนและความแข็งแรงที่เหมาะสม ซึ่งสามารถควบคุมสมบัติที่ต้องการนั้นด้วยเทคนิคที่ใช้ในการขึ้นรูป ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการขึ้นรูป 2 วิธี คือการเทแบบและการอัด สำหรับวิธีเทแบบใช้สเลอรีเตรียมจากไดแคลเซียมฟอสเฟตไดไฮเดรต (DCPD) ผสมกับแคลเซียมคาร์บอเนต โดยมี hydrogen peroxide เป็นตัวให้ฟองอากาศ ผลปรากฏว่าชิ้นงานหลังเผาเกิดการแยกชั้นที่มีเฟสต่างกัน เนื่องจากสารตั้งต้นทั้งสองมีขนาดอนุภาคและความหนาแน่นที่แตกต่างกันค่อนข้างมาก สำหรับการขึ้นรูปโดยการอัดใช้ไดแคลเซียมฟอสเฟตไดไฮเดรตและไดแคลเซียมฟอสเฟตแอนไฮดรัส (DCPA) ผสมกับแคลเซียมคาร์บอเนตเติมแก้ว 0 และ 5 เปอร์เซนต์โดยมวล อัดเป็นชิ้นงาน ซินเทอร์ในอากาศที่อุณหภูมิ 1200 และ 1250 องศาเซลเซียส ศึกษาส่วนประกอบทางเคมีชิ้นงานพรุนด้วยวิธี X-ray diffraction (XRD) และ Fourier-Transform Infrared Spectrometer (FT-IR) ศึกษาลักษณะเฉพาะทางกายภาพโดย Scanning electron microscopy (SEM) mercury porosimetry และวิธี Archimedes ส่วนสมบัติเชิงกลทดสอบด้วยเครื่องชนิด Hounsfield ชิ้นงานพรุนที่ได้พบว่ามีทั้งไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่มีความบริสุทธิ์สูง และเป็นวัสดุเชิงประกอบ ระหว่างไฮดรอกซีอะพาไทตและไตรแคลเซียมฟอสเฟตซึ่งมีสมบัติดังต่อไปนี้ ประกอบด้วยโครงสร้างรูพรุนที่มีความต่อเนื่องจากขนาดเล็ก (micropore) ถึงขนาดใหญ่ (macropore) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 1-200 ไมครอน มีความพรุนตัว 32.59-63.70 เปอร์เซ็นต์ ค่าความแข็งแรงอัด (compressive strength) และค่าความแข็งแรงดัด (flexural strength) อยู่ในช่วง 3.93-78.13 MPa และ 2.48-17.51 MPa ตามลำดับ โดยชิ้นงานที่เตรียมจาก DCPA ให้สมบัติเชิงกลที่สูงกว่า DCPD จากผลการทดลองพบว่าสามารถปรับปรุงสมบัติเชิงกลของชิ้นงานให้สูงขึ้นได้ โดยการเพิ่มแรงดันในการอัด ในขณะที่การเติมแก้วส่งเสริมการเปลี่ยนเฟสจากไฮดรอกซีอะพาไทต์ไปเป็นไตรแคลเซียมฟอสเฟต