Research Article
BibTex RIS Cite

Sintering Behaviour of ZnO and PVA Doped Calcium Phosphate Based Bioceramic Powders Prepared by Spray Drying

Year 2014, Volume: 18 Issue: 3, 58 - 66, 04.01.2015

Abstract

Calcium phosphate ceramics (hydroxyapatite (HA) and calcium phosphate tribasic (CPT)) used in orthopedic instruments, dental implants, hip and knee prosthesis are calcium phosphate based bioceramics materials. Calcium phosphate ceramics, an alternative instead of bone meal, are commonly used due to their bioactive property. Also, polyvinyl alcohol (PVA) is biocompatible polymeric material with suitable mechanical properties which is used in biomedical areas. Within the scope of this work, the influence of ZnO and PVA on the physical and mechanical properties of two different mineralogical characteristics of calcium phosphate ceramics (HA and CPT) was investigated. For this purpose, spray drying method was used to prepare ZnO added HA-PVA and CPT-PVA composite powders. Furthermore, the spray dried composite powders were thermally treated at different temperatures. The effects of additions on microstructural development against thermal treatment of the composite powders prepared were investigated with scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction analysis (XRD) and microhardness tests

References

  • Bandyopadhyay, A., Bernard, S., Xue, W., Bose, S., 2006.
  • Ceramics: Influence of MgO, ZnO, and SiO2 Dopants. Journal of the American Ceramic Society, 89(9), 2675–2688.
  • Resorbable Bandyopadhyay, A., Withey, E.A., Moore, J., Bose, S., 2007. Influence of ZnO doping in calcium phosphate ceramics. Materials Science and Engineering C, 27, 14–17.
  • Billotte, W.G., 2000. Ceramic Biomaterials, The Biomedical Engineering Handbook, Second Edition, CRC Press LLC, Florida.
  • Fielding, G.A., Bandyopadhyay, A., Bose, S., 2012. Effects of silica and zinc oxide doping on mechanical and biological properties of 3D printed tricalcium phosphate tissue engineering scaffolds. Dental Materials, 28, 113-122.
  • Gunduz, O., Erkan, E.M., Daglilar, S., Salman, S., Agathopoulos, S., Oktar, F.N., 2008. Composites of bovine hydroxyapatite (BHA) and ZnO. Journal of the Materials Science, 43, 2536-2540.
  • Lee, C.T., Kung, P.H., Lee, Y.D., 2005. Preparation of poly(vinyl alcohol)-chondroitin sulfate hydrogel as matrices
  • Polymers, 61(3), 348–354. engineering.
  • Carbohydrate Kalita, S., Bose, S., Hosick, H.L., Bandyopadhyay, A., 2004. CaO–P2O5–Na2O based sintering additives for hydroxyapatite (HAp) ceramics. Biomaterials, 25, 2332–2339.
  • Memarzadeh, K., Sharili, A.S., Huang, J., Rawlinson, S., Allaker, R.P., 2014. Nanoparticulate zinc oxide as a coating material for orthopaedic and dental implants. Journal of Biomedical Materials Research Part A, Published online: 00 Month 2014 in Wiley Online Library
  • 1002/jbm.a.35241.
  • DOI: Özkal, B., Jiang, W., Kato, S., Yamamoto, O., Nakagawa, Z., 2005. Characterization of Carbon-Coated ZnO Composite Powders Produced by Polymer Pyrolysis Method. Journal of the Ceramic Society of Japan, 113(1), 116-119.
  • Pasinli, A., 2004. Biyomedikal Uygulamalarda Kullanılan Biyomalzemeler. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2004(4), 25-34.
  • Porter, A.E., Patel, N., Skepper, J.N., Best, S.M., Bonfield, W., 2004. Effect of sintered silicate substituted hydroxyapatite on remodelling processes at the bone–implant interface. Biomaterials, 25(3), 303–14.
  • Suchanek, W., Yashima, M., Yoshimura, M., 1997. Hydroxyapatite ceramics with selected sintering additives. Biomaterials, 18(13), 923-933.
  • Zhang, D., Chen, K., Wu, L., Wang, D., Ge, S., 2012. Synthesis and characterization of PVA-HA-silk composite hydrogel by orthogonal experiment. Journal of Bionic Engineering, 9(2), 234–242.

Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları

Year 2014, Volume: 18 Issue: 3, 58 - 66, 04.01.2015

Abstract

Kalsiyum fosfat seramikleri (hidroksiapatit (HA) ve kalsiyum fosfat tribazik (CPT)) ortopedik aletlerde, diş implantlarında, kalça ve diz protezlerinde kullanılan biyoseramik malzemelerdir. Kemik tozu yerine alternatif olarak kullanılabilen kalsiyum fosfat seramikleri biyoaktif özelliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun yanında, polivinil alkol (PVA) uygun mekanik özellikleri ile biyomedikal alanlarda kullanılan, biyouyumlu polimerik bir malzemedir. Bu çalışma kapsamında, iki farklı mineralojik özelliğe sahip kalsiyum fosfat seramiklerinin (HA ve CPT) fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine ZnO’in ve PVA’nın etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, püskürtmeli kurutma yöntemi ile çinko oksit (ZnO) katkılı HA-PVA ve CPT-PVA kompozit tozları hazırlanmıştır. Buna ek olarak, elde edilen kompozit tozların farklı sıcaklıklarda ısıl davranışları incelenmiş olup elde edilen numuneler taramalı elektron mikroskobisi (SEM), X-ışınları kırınımı (XRD) ve mikrosertlik testleri ile karakterize edilmişlerdir. 

References

  • Bandyopadhyay, A., Bernard, S., Xue, W., Bose, S., 2006.
  • Ceramics: Influence of MgO, ZnO, and SiO2 Dopants. Journal of the American Ceramic Society, 89(9), 2675–2688.
  • Resorbable Bandyopadhyay, A., Withey, E.A., Moore, J., Bose, S., 2007. Influence of ZnO doping in calcium phosphate ceramics. Materials Science and Engineering C, 27, 14–17.
  • Billotte, W.G., 2000. Ceramic Biomaterials, The Biomedical Engineering Handbook, Second Edition, CRC Press LLC, Florida.
  • Fielding, G.A., Bandyopadhyay, A., Bose, S., 2012. Effects of silica and zinc oxide doping on mechanical and biological properties of 3D printed tricalcium phosphate tissue engineering scaffolds. Dental Materials, 28, 113-122.
  • Gunduz, O., Erkan, E.M., Daglilar, S., Salman, S., Agathopoulos, S., Oktar, F.N., 2008. Composites of bovine hydroxyapatite (BHA) and ZnO. Journal of the Materials Science, 43, 2536-2540.
  • Lee, C.T., Kung, P.H., Lee, Y.D., 2005. Preparation of poly(vinyl alcohol)-chondroitin sulfate hydrogel as matrices
  • Polymers, 61(3), 348–354. engineering.
  • Carbohydrate Kalita, S., Bose, S., Hosick, H.L., Bandyopadhyay, A., 2004. CaO–P2O5–Na2O based sintering additives for hydroxyapatite (HAp) ceramics. Biomaterials, 25, 2332–2339.
  • Memarzadeh, K., Sharili, A.S., Huang, J., Rawlinson, S., Allaker, R.P., 2014. Nanoparticulate zinc oxide as a coating material for orthopaedic and dental implants. Journal of Biomedical Materials Research Part A, Published online: 00 Month 2014 in Wiley Online Library
  • 1002/jbm.a.35241.
  • DOI: Özkal, B., Jiang, W., Kato, S., Yamamoto, O., Nakagawa, Z., 2005. Characterization of Carbon-Coated ZnO Composite Powders Produced by Polymer Pyrolysis Method. Journal of the Ceramic Society of Japan, 113(1), 116-119.
  • Pasinli, A., 2004. Biyomedikal Uygulamalarda Kullanılan Biyomalzemeler. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2004(4), 25-34.
  • Porter, A.E., Patel, N., Skepper, J.N., Best, S.M., Bonfield, W., 2004. Effect of sintered silicate substituted hydroxyapatite on remodelling processes at the bone–implant interface. Biomaterials, 25(3), 303–14.
  • Suchanek, W., Yashima, M., Yoshimura, M., 1997. Hydroxyapatite ceramics with selected sintering additives. Biomaterials, 18(13), 923-933.
  • Zhang, D., Chen, K., Wu, L., Wang, D., Ge, S., 2012. Synthesis and characterization of PVA-HA-silk composite hydrogel by orthogonal experiment. Journal of Bionic Engineering, 9(2), 234–242.
There are 16 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Özel Sayı
Authors

Şeyda Duman This is me

Burak Özkal This is me

Publication Date January 4, 2015
Published in Issue Year 2014 Volume: 18 Issue: 3

Cite

APA Duman, Ş., & Özkal, B. (2015). Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 18(3), 58-66.
AMA Duman Ş, Özkal B. Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları. J. Nat. Appl. Sci. January 2015;18(3):58-66.
Chicago Duman, Şeyda, and Burak Özkal. “Püskürtmeli Kurutma Tekniği Ile Hazırlanmış ZnO Ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 18, no. 3 (January 2015): 58-66.
EndNote Duman Ş, Özkal B (January 1, 2015) Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 18 3 58–66.
IEEE Ş. Duman and B. Özkal, “Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları”, J. Nat. Appl. Sci., vol. 18, no. 3, pp. 58–66, 2015.
ISNAD Duman, Şeyda - Özkal, Burak. “Püskürtmeli Kurutma Tekniği Ile Hazırlanmış ZnO Ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 18/3 (January 2015), 58-66.
JAMA Duman Ş, Özkal B. Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları. J. Nat. Appl. Sci. 2015;18:58–66.
MLA Duman, Şeyda and Burak Özkal. “Püskürtmeli Kurutma Tekniği Ile Hazırlanmış ZnO Ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 18, no. 3, 2015, pp. 58-66.
Vancouver Duman Ş, Özkal B. Püskürtmeli Kurutma Tekniği ile Hazırlanmış ZnO ve PVA Katkılı Kalsiyum Fosfat Esaslı Biyoseramik Tozlarının Sinterleme Davranışları. J. Nat. Appl. Sci. 2015;18(3):58-66.

e-ISSN :1308-6529
Linking ISSN (ISSN-L): 1300-7688

All published articles in the journal can be accessed free of charge and are open access under the Creative Commons CC BY-NC (Attribution-NonCommercial) license. All authors and other journal users are deemed to have accepted this situation. Click here to access detailed information about the CC BY-NC license.