การเตรียมและการศึกษาลักษณะเฉพาะของวัสดุคอมโพสิตเพียโซเซรามิกและไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก

มีรายงานว่าในกระดูกมนุษย์มีสมบัติเพียโซอิเล็กทริกซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเจริญเติบโต การซ่อมแซมและฟื้นฟูของกระดูก ในงานวิจัยนี้จึงได้เตรียมคอมโพสิตของเพียโซเซรามิกและไฮดรอก-ซีอะพาไทต์ ที่มีอัตราส่วนโดยน้ำหนัก (%wt) ของเพียโซเซรามิก Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 (BCZT) และไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HA) ที่แตกต่างกัน หรือ xBCZT- (100-x)HA เมื่อ x เท่ากับ 0, 10, 30, 50, 70 และ 100 ด้วยกระบวนการเผาผนึกแบบทั่วไปในช่วงอุณหภูมิ 1150 – 1400 องศาเซลเซียส ลักษณะทางสัณฐานวิทยา องค์ประกอบทางเคมีและการเกิดเฟสถูกวิเคราะห์โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM), เทคนิคสเปกโตรเมตรีรังสีเอ็กซ์แบบกระจายพลังงาน (EDS) และเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ (XRD) ตามลำดับ สำหรับสมบัติทางไฟฟ้า ได้แก่ สมบัติทางไดอิ-เล็กทริก เฟอร์โรอิเล็กทริก และเพียโซอิเล็กทริกจะถูกวิเคราะห์ในงานวิจัยนี้ด้วย จากการศึกษาพบว่าเซรามิก BCZT-HA ทั้งหมดมีความหนาแน่นสัมพัทธ์มากกว่า 85% นอกจากนี้ผลการวิเคราะห์โครงสร้างทางสัณฐานวิทยายังพบความไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางเคมีในคอมพอสิต BCZT-HA ทุกอัตราส่วน ซึ่งเป็นผลมาจากการทำปฏิกิริยากันระหว่าง BCZT และ HA ในระหว่างการเผาผนึกส่งผลให้เกิดเป็นเฟสใหม่ ได้แก่ เฟส α-Ca3(PO4)2, CaTiO3, Ba2TiO4 และ Ba3(PO4)2 ซึ่งไม่เป็นพิษ สำหรับผลของสมบัติทางไฟฟ้า เซรามิก 90BCZT-10HA ที่เผาผนึกที่อุณหภูมิ 1250 องศาเซลเซียส แสดงการตอบสนองทางไฟฟ้าที่ดีที่สุด โดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกประมาณ 700, ค่าโพลาไรเซชั่นอิ่มตัว (Ps) เท่ากับ 2.36 μC/cm2 และค่าสัมประสิทธิ์เพียโซอิเล็กทริกแบบย้อนกลับ (d33) เท่ากับ 5.94 pm/V นอกจากนี้การศึกษาความเข้ากันได้ทางชีวภาพบ่งบอกว่าเซรามิก 90BCZT-10HA มีความชอบน้ำ และไม่มีความเป็นพิษต่อเซลล์ MC3T3-E1 แสดงให้เห็นว่ามีแนวโน้มที่ดีเป็นตัวเลือกหนึ่งที่เหมาะสำหรับการนำไปทำเป็นโครงเลี้ยงเซลล์แบบอิเล็กโทรแอคทีฟสำหรับใช้ซ่อมแซมและฟื้นฟูเนื้อเยื่อในวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกในอนาคตได้