وبلاگ

 

	فصل اول: کلیات و هدف
1	1-1  سلول­های بنیادی ………………………………………………………………………
1	1-1- 1 تعریف سلول­های بنیادی…………………………………………..
2	1-1-2 ویژگی خودنوزایی سلول بنیادی…………………….
3	1-1-3 دسته­بندی سلول­های بنیادی بر اساس توان تمایزی آنها ……………………………………………………….
4	1-1-4 دسته­بندی سلول­های بنیادی بر اساس منشا ……………………………………………………..
4	1-1-4-1 سلول­های بنیادی جنینی…………………………………………………
6	1-1-4-2 سلول بنیادی خون بند ناف………………………………………..
7	1-1-4-3 سلولهای بنیادی بزرگسالان………………………..
10	1-1-5 سلول­های مغز استخوان ……………………………….
10	1-1-5-1 سلول­های بنیادی خونساز…………………………..
11	1-1-5-2 سلول مزانشیم مغز استخوان……………………………..
12	1-2  تاریخچه سلول بنیادی مزانشیم ………………………………..
13	1-2-1 مورفولوژی سلول بنیادی مزانشیم …………………………..
14	1-2-2 کنام سلول بنیادی مزانشیم مغز استخوان ……………………………………..
15	1-2-3 ویژگی­های اساسی سلول بنیادی مزانشیم …………………….
16	1-3  کاربردهای سلول بنیادی مزانشیم در درمان ………………..
17	1-3-1 ترمیم استخوان ……………………………………………….
17	1-4 بافت استخوان ……………………………………………..
20	1-5 استئوژنز(استخوان‌سازی) ……………………………..
21	1-5-1 استخوان­سازی اولیه یا جنینی ………………………..
23	1-5-2 استخوان­سازی ثانویه ………………………………………………..
23	1-5-3 دوباره­سازی استخوان …………………………………………..
24	1-6 هتروژن بودن کشت سلول بنیادی مزانشیمی ……………..
25	1-6-1 شرایط آزمایشگاهی تمایز مزانشیم به استخوان ………………………………………………
25	1-6-2 تنظیم مولکولی تمایز به استخوان سلول‌های بنیادی مزانشیمی ……………………………………………..
27	1-6-3 نقش سیگنال دهی Wnt در تمایز سلول های بنیادی مزانشیم به استخوان …………………………
29	1-7 عنصر بور ……………………………………..
30	1-7-1 مشتقات بور ………………………………………………………..
32	1-7-2 فراوانی عنصر بور ………………………………………
32	1-7-3 تاریخچه مصرف بور ………………………………..
33	1-7-4 منابع طبیعی بور…………………………………
34	1-7-5 اثرات بور برفلزات ضروری برای متابولیزم در جانوران ………………………………………….
34	1-7-5-1 تاثیر بور بر فیزیولوژی بدن …………………………………..
36	1-7-5-2 تاثیر بور بر روی سرین پروتئازها ……………………………………………………..
37	1-7-6 کاربرد بور در دارو ………………………………………………
37	1-7-7 سرطان ……………………………………………………….
39	1-8 اثرات بور روی استخوان …………………………………….
40	1-9 بور و خون ………………………………………………………..
41	1-10 بور در گیاهان …………………………………………………………
42	1-11 سمیت بور …………………………………………….
44	1-12 محدوده استفاده بور ………………………………………………
45	مروری بر مطالعات گذشته ………………………………………
47	هدف مطالعه ……………………………………………………………..
	فصل دوم: مواد و روش­ها
50	2-1  انتخاب رت ……………………………………………………………….
50	2-2 جدا سازی وتكثیر سلول‌های بنیادی مزانشیم مغز استخوان …………………………………..
52	2-2-1 اجرای پاساژ ………………………………
54	2-3 اثبات مزانشیم بودن سلول های استخراج شده ……………………………………….
54	2-3-1 تمایز به استخوان …………………………………………………………….
55	2-4 بررسی توان زیستی سلولها (دوز فایندینگ) ………………………………
55	2-4-1  رنگ آمیزی تریپان بلو ………………………………………………..
57	2-4-2  سنجش تترازولیوم (MTT) …………………………………………………….
57	2-4-2-1 مراحل انجام سنجش MTT)غیر استئوژنیک( …………………………………………………………………..
58	2-4-2-2  ترسیم منحنی استاندارد با استفاده از سنجش تترازولیوم …………………………………………………
59	2-4-2-3 مراحل انجام تست MTT استئوژنیک …………………….
60	2-5  انتخاب دوز مورد نظر ………………………………………..
60	2-6 بررسی توان تکثیری سلول­های بنیادی مزانشیم …………….
61	2-6-1 سنجش توانایی کلونی­زایی ………………………………
63	2-6-2 محاسبه تعداد دوبرابرشدگی جمعیتی(PDN) ………………..
62	2-7 بررسی تغییرات مورفولوژیکی با استفاده از رنگ آمیزی فلوروسنت ……………………………………………..
65	2-8 آزمون­های بیوشیمیایی در شرایط تمایز و غیرتمایزی ………………………………………….
65	2-8-1تیمار و استخراج عصاره سلولی ………………………………
65	2-8-2 بررسی فعالیت آنزیم­ها ………………………………………
66	2-8-2-1 تهیه ی نمودار استاندارد برای آزمایش لاوری …………………………………….
66	2-8-2-2 ترانس آمینازها …………………………………
68	2-8-2-3 لاکتات دهیدروژناز…………………………………
70	2-8-2-4 آنزیم آلکالین فسفاتاز ………………………………………………
72	2-8-3 سنجش میزان رسوب ماتریكس معدنی به كمك رنگ آلیزارین رد در سلول های استئوژنیک
72	2-8-3-1  رسم منحنی استاندارد برای رنگ آمیزی آلیزارین رد ………………………..
73	2-8-3-2  بررسی رسوب ماتریکس استخوانی در نمونه های تیمار شده …………………………………
73	2-8-4  بررسی الکترولیت ها )کلسیم، سدیم و پتاسیم( …………………….
73	2-8-4-1 بررسی میزان کلسیم داخل سلولی با استفاده از کیت کلسیم به روش رنگ سنجی …………
74	2-8-4-1-1 مراحل  انجام تست کلسیم در سلول های تمایز یافته )استئوبلاست( …………………………..
75	2-8-4-1-2 مراحل انجام اندازه­گیری میزان کلسیم …..
76	2-8-4-2 اندازه­گیری غلظت سدیم و پتاسیم سلول استئوژنیک و غیر استئوژنیک …………………………..
81	2-9 تجزیه و تحلیل آماری داده ها …………..
	فصل سوم: نتایج
82	3-1 الف: نتایج مرحله اول …………………………………
82	3-1-1  رشد و تکثیر سلولهای بنیادی مزانشیم ……………………
82	3-1-2  اثر اسید بوریک بر توانایی زیستی سلولهای بنیادی مزانشیم مغز استخوان رت ……………………
85	3-1-3  بررسی مورفولوژی سلولهای تیمار شده ………………
87	3-1-4  نتایج توانایی کلونی زایی، تعداد دوبرابر شدگی جمعیت سلول ……………………………………………..
89	3-1-5  اثر اسید بوریک بر فاکتورهای بیوشیمیایی ……
91	3-1-6  میزان الکترولیتها…………………………………………..
92	3-2  نتایج اثر دوزهای انتخابی اسید بوریک بر شاخص های تمایز به استئوبلاست …………………………..
92	3-2-1 توانایی زیستی سلولها در روند تمایز ………………………..
93	3-2-2 بررسی تغییرات مورفولوژیکی با استفاده از رنگ­آمیزی فلورسنت در نمونه­های  استئوژنیک
96	3-2-3 بررسی اثر اسید بوریک بر فاکتورهای بیوشیمیایی سلولهای تمایز یافته ………………………………..
97	3-2-3-1  میزان معدنی شدن ماتریکس با سنجش رنگ آلیزارین رد ………………………………………………..
100	3-2-3-2  میزان رسوب کلسیم ……………………………………..
101	3-2-3-3  بررسی فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز ………….
101	3-2-3-2 بررسی فعالیت آنزیم آسپارتات و آلانین ترانس آمیناز ………………………………………………………..
103	3-2-3-5  بررسی فعالیت لاکتات دهیدروژناز ………………..
103	3-2-3-6  بررسی سطح الکترولیت های سلولهای استئوژنیک ……………………………………………
	فصل چهارم: بحث و نتیجه­گیری
105	4-3 اثر اسیدبوریک بر سلولهای مزانشیم ………………………..
105	4-1-1اثر اسید بوریک بر توانایی زیستی و توان تکثیر سلولها ……………………………………………………
108	4-1-2 بررسی تاثیر اسید بوریک بر تغییرات مورفولوژیکی …………………………………………………………………
109	4-1-3 اثر اسید بوریک بر فاکتورهای بیوشیمیایی ….
113	4-1-4  اثر اسید بوریک بر فعالیت آنزیمهای متابولیکی ………………………………………
116	4-2  اثر اسیدبوریک بر تمایز سلولی ………………………………
116	4-2-1 توانایی زیستی …………………………………….
119	4-2-2 بررسی سطح الکترولیت ها …………………………………………….
120	4-2-3  بررسی فاکتورهای استئوژنیک …………………….
124	4-2-4  بررسی اثر اسید بوریک بر آنزیم های متابولیکی …………..
127	4-2-5  تاثیر اسید بوریک بر مورفولوژی سلولهای تمایزی ……………………………………………..
128	4-3  نتیجه گیری ………………………………………………………
129	4-4 پیشنهادات …………………………………………………………….
	فصل پنجم:ضمیمه
131	5-1 روش تهیه محیط کشت ………………………………………………….
131	5-2  تهیه ی فسفات بافر سالین PBS– …………………………….
132	5-3 تهیه ی فسفات بافر سالین مثبت PBS+………………………
132	5-4 روش تهیه محیط تمایزی استئوژنیک …………………………..
133	5-5  آماده سازی آلیزارین رد ……………………………………………
133	5-6  روش تهیه محلول تریپان­بلو 4/0 درصد …………………………….
133	5-7  تهیه کریستال ویولت ………………………………………
133	5-8 روش تهیه محلول   MTT………………………………….
133	5-9  روش تهیه بافر شست و شو(  ( Tris-Hcl-NaCl…………………..
133	5-10 مواد لازم و روش تهیه بافر  استخراج ( Tris-Hcl) …………
134	5-11 روش تهیه بافر ARS ……………….
134	5-12 روش تهیه محلول BSA ……………………………
134	5-13   روش تهیه محلول کمپلکس لاوری …………
135	5-14  روش تهیه بافر استخراج کلسیم ………………………….
135	5-15 روش تهیه رنگ های فلورسنس هوخست و آکریدین اورنژ ….

 

تعریف سلول­های بنیادی

 

 

   به طور نرمال سلول­های تخصص یافته بدن مثل سلول پوست یا سلول عصبی در تمام دوره زندگی به همان صورت باقی می­مانند، اما در بدن سلول­های دیگری به نام سلول­های بنیادی وجود دارند که توانایی تبدیل به سلول­های دیگری چون سلول قلب، عصبی، ماهیچه و ……. را دارا می­باشند (1).

 

 

سلول­های بنیادی[1] سلول­هایی غیر تخصصی[2] در بدن هستند که قابلیت تمایز به سلول­های تخصص­یافته را با کسب کلیه اعمال سلولی تخصصی دارند. این سلول­ها دارای دو ویژگی اساسی یعنی توانایی تقسیم و تولید سلول­هایی با خواص یکسان (خودنوزایی)[3]و ایجاد انواع سلول­های تمایزیافته می‌باشند (شکل 1-1)(1).

 

 

به دلیل این­که این سلول­ها منشا تولید بقیه انواع سلول­ها هستند واژه بنیادی در مورد آنها به کار می­رود به عبارت دیگر یک سلول بنیادی، سلولی است که به دلیل توانایی کسب کلیه اعمال تخصصی قابلیت تبدیل به سلول­های تخصص یافته را دارد. این سلول­ها جهت تمایز نیازمند دریافت سیگنال هستند. قاعدتاً یک سلول بنیادی تا قبل از دریافت یک سیگنال جهت تکامل به سلول تخصصی به صورت غیرتخصصی باقی می­ماند. سلول­های بنیادی در بدن انسان ویژگی تمایز به بسیاری از سلول­ها را دارند. همچنین به عنوان سیستم ترمیم به خدمت گرفته می­شوند زیرا که توانایی تقسیم بدون محدودیت برای جایگزینی دیگر سلول­ها را دارا می­باشند. وقتی یک سلول بنیادی تقسیم می­شود هر سلول جدید بدست آمده این پتانسیل را دارد که سلول بنیادی باقی بماند یا به سلول تخصصی جدید مثل سلول­های خونی و … تمایز یابد (1).

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل1-1: توانائی خودنوزائی و  پتانسیل تمایز در سلولهای بنیادی (www.cellingbiosciences.com)

 

 1-1-2 ویژگی خودنوزایی سلول بنیادی

 

 

   تکثیر یا خودتجدیدی، توانایی سلول­ها در تولید نسخه­های یکسان از خود، توسط تقسیم میتوز در یک دوره زمانی مشخص است به صورتی که خصوصیات ژنتیکی و کاریوتایپی در سلول­های دختری عینا شبیه سلول­های مادری باقی می­ماند.

 

 

خودتجدیدی سلول­ها بنیادی تحت تاثیر سیگنال­های درونی سلول بنیادی که به صورت تقسیم متقارن و نامتقارن است، قرار دارد. علاوه بر این سیگنال­های درونی، خودتجدیدی سلول­های بنیادی تحت تاثیر عوامل محیطی چون آسیب یا صدمه نیز می­باشد و تحت تاثیر این شرایط یک سلول بنیادی ممکن است دو سلول دختری ایجاد کند که یا به صورت سلول­های بنیادی باقی می­مانند یا متمایز می­شوند (2).

 

 

1-1-3 دسته­بندی سلول­های بنیادی بر اساس توان تمایزی آن­ها:

 

 

   سلول های بنیادی بر اساس توان تمایزی به صورت زیر دسته بندی می شوند:

 

 

الف) همه توان[4]: واژه Totipotent از دو قسمت Toti= همه، potent= توانایی تشکیل شده است. از جمله این سلول­ها می­توان بلاستومرهای یک جنین دو سلولی را نام برد که قادر است همه سلول­های بدن یک فرد کامل را بسازد. این سلول‌ها می‌توانند به انواع سلول‌های جنینی و برون جنینی تمایز پیدا کنند و اندام‌های قابل زیستی را ایجاد نمایند.

 

 

ب) پر توان[5]: این نوع سلول­ها قادر به ساخت غالب یا همه سلول­های فرد هستند. به عنوان مثال سلول­های بنیادی جنینی تحت شرایط خاص می­توانند یک فرد را بسازند ولی قادر به ایجاد سلول­های جفت نیستند. سلول‌های بنیادی جنینی و سلول‌های پر توان القایی جز این دسته از سلول‌های بنیادی می‌باشند.

 

 

پ)چند توان[6]: سلولهای بنیادی هستند كه به تعداد محدودتری از انواع سلول‌ تمایز پیدا می­‌کنند (در بافت­های بزرگسال نظیر مغز، مغز استخوان، كبد و… وجود دارند).

 

 

ت) یک توان[7]: توانایی ایجاد یک نوع سلول را دارند ولی توانایی خود نوزایی خود را حفظ کرده­اند. مانند سلول­های بنیادی اسپرماتوگونی که توانایی تولید اسپرم را دارند (شکل 1-2) (3).

 

 

 

 

 

شکل 1-2: دسته­بندی سلول­های بنیادی براساس پتانسیل تمایزی آنها (www. njavan.com).

 

 

1-1-4 دسته­بندی سلول­های بنیادی بر اساس منشا

 

 

   سلول­های بنیادی بر اساس منشا به سه دسته اصلی تقسیم­بندی می­شوند

 

 

1-1-4-1 سلول­های بنیادی جنینی

 

 

  کشت موفقیت آمیز آزمایشگاهی سلول­های بنیادی جنینی انسانی (ESCs) [8] در سال 1998 توسط تامپسون و همکارانش انجام گرفت.

 

 

سلول­های بنیادی جنینی از توده سلولی داخلی (ICM)[9]جنین در مرحله بلاستوسیت به دست می­آیند. بلاستوسیت مرحله­ای از تکوین پیش از لانه­گزینی در پستانداران است که معمولا چهار تا پنج روز بعد از لقاح ایجاد می­شود. در این مرحله جنین 200-100 سلول دارد و به صورت کره­ای توخالی است. این کره متشکل از یک لایه سلولی برونی (تروفواکتودرم) است که به طور معمول پس از لانه­گزینی در رحم، بخشی از جفت را می­سازد. همچنین این کره مجتمعی از سلول­ها (حدود 30-20سلول) در داخل کره به نام توده سلولی داخلی است که قادرند لایه­های مختلف جنین کامل را تولید کنند (شکل 1-3) (4).

 

 

شکل 1-3: تصویر شماتیک از سلول­های بنیادی جنینی که توانایی ایجاد سلول­های هر سه لایه­ی زاینده­ی جنینی را دارا می­باشد و همچنین سلول­های بنیادی بالغ که توانایی خودنوزایی و تمایز را دارند (5) .

 

 

1-1-4-2 سلول بنیادی خون بند ناف[10]

 

 

   خون بند ناف غنی از سلول­های بنیادی و سلول­های خونساز است. این سلول‌ها بسیار پرتوان و نامیرا هستند و همچنین در اثر تکثیرهای پی در پی دچار پیری نمی‌شوند، به طوری­که با تزریق‌ و یا جایگزینی آنها در بافت‌‌هایی که آسیب جدی دیده‌اند می‌توانیم به بهبودی و تشکیل سلول‌های جدید بافت کمک نمائیم. خون بند ناف دارای 6/0 تا 1 درصد سلول‌های پیش‌ساز خونی و بنیادی خون‌ساز است. ژله وارتون بند ناف منبع غنی از موکوپلی­ساکاریدها بوده که سلول­های بنیادی بالغ نیز در آن یافت می­شود (6). خون بند ناف دارای مزایای زیادی چون محدود نبودن به اهداکننده، بلوغ کمتر سلول نسبت به سلول‌های فرد بالغ و کاهش احتمال پس­زدگی پس از پیوند می‌باشد (7). همچنین خون بند ناف را می‌توان ذخیره نمود و در موارد نیاز برای خود شخص یا فرد دیگری استفاده نمود. استفاده از این سلول‌ها در درمان بیماری‌ها چندان معمول نیست ولی این سلول‌ها در درمان دیابت نوع 1، بیماری‌های قلبی و عروقی، لوپوس اریتماتوس، بیماری‌های نورولوژیک مانند سکته مغزی، پارکینسون و آلزایمر، کم‌خونی‌ها و نقص ایمنی و بیماری‌های کبدی به کار می‌رود (شکل 1-4) (6).

 

 

 

 

 

شکل 1-4: نمایی از بند ناف (رگ‌های بند ناف (2 سرخرگ و یک سیاهرگ) و ژله وارتون[11] و غشا خارجی) (www.mdpi.com).

 

 

1-1-4-3 سلولهای بنیادی بزرگسالان (Adult stem cells):

 

 

انواع سلول بنیادی بالغ

 

 

بسیاری از بافت­های بالغ حاوی سلول­های بنیادی هستند و قدرت تمایز و توانایی خود نوزایی را دارند، به این سلول­ها سلول­های بنیادی بالغ گفته می‌شود. در زیر چند مثال از این نوع سلول‌ها آورده شده است:

 

 

الف) سلول بنیادی عصبی

 

 

   سلول بنیادی عصبی، سلول پرتوانی است که:

 

 

 1) قادر به تکثیر و تولید پیش‌سازهایی است که قابلیت تبدیل به سه نوع اصلی سلول‌های سیستم اعصاب مرکزی را دارند: یعنی آستروسیت‎‌ها، الیگودندروسیت‌ها و نورون‌ها.

 

 

2) این سلول‌ها توانایی خودنوزایی را داشته و همچنین به صورت متقارن و نامتقارن تقسیم می­گردند.

 

 

3) یک سلول بنیادی عصبی خصوصیت پرتوانی خود را تا زمانی طولانی حفظ می­کند (8).

1‌.13‌.1‌  هدف اصلی.. 24

 

 

1‌.13‌.2‌  اهداف ویژه 24

 

 

1‌.13‌.3‌  هدف کاربردی.. 25

 

 

فصل 2: بررسی متون.. 26

 

 

2‌.1‌ بررسی متون مرتبط با موضوع. 27

 

 

فصل 3:مواد و روش ها 32

 

 

3‌.1‌ مواد شیمیایی و آنزیم ها 33

 

 

3‌.1‌.1‌ پلاسمیدوسویه باکتری.. 35

 

 

3‌.1‌.1‌.1‌ خصوصیات پلاسمید.. 36

 

 

3‌.1‌.1‌.2‌ خصوصیات میزبان.. 37

 

 

3‌.2‌ روش ها 37

 

 

3‌.2‌.1‌ کشت باکتری.. 37

 

 

3‌.2‌.1‌.1‌ مواد و وسایل مورد نیاز برای کشت باکتری… 37

 

 

3‌.2‌.1‌.2‌ طرز تهیه محیط کشت LB مایع.. 38

 

 

3‌.2‌.1‌.3‌ گلیسرول استاک…. 38

 

 

3‌.2‌.2‌ روش انجام   miniprepاستخراج DNA  پلاسمیدی از باکتری.. 39

 

 

3‌.2‌.2‌.1‌ بررسی کمی وکیفی DNA پلاسمیدی… 41

 

 

3‌.2‌.3‌ هضم آنزیمی پلاسمید های استخراج شده 45

 

 

3‌.2‌.4‌ کشت سلولی.. 46

 

 

3‌.2‌.4‌.1‌ محیط کشت…. 46

 

 

3‌.2‌.4‌.2‌ سرم جنینی گاوFBS.. 47

 

 

3‌.2‌.4‌.3‌ تهیه محیط انجاد از سلولها 47

 

 

3‌.2‌.4‌.4‌ خصوصیات سلولهای مورد استفاده شده در این پایان نامه. 48

 

 

3‌.2‌.5‌ تعیین منحنی کشندگی انتی بیوتیک G418. 48

 

 

3‌.2‌.6‌ منطبق سازی سلولها 48

 

 

3‌.2‌.7‌ ترانسفکشن سلولهای Y79  با وکتور پلاسمیدی نوترکیب pEGFP-TGIF2LX.. 49

 

 

3‌.2‌.8‌ انتخاب سلولهای مثبت… 50

 

 

3‌.2‌.9‌ بررسی بیان ژن TGIF2LX در سلول های ترانسفکت شده در سطح mRNA بوسیله Realtime RT-PCR                            51

 

 

3‌.2‌.9‌.1‌ محافظت از RNA… 52

 

 

3‌.2‌.9‌.2‌ استخراج RNA… 55

 

 

3‌.2‌.9‌.3‌ تیمار نمونه RNA باآنزیم دئوکسی ریبونوکلئاز  I. 59

 

 

3‌.2‌.9‌.4‌ سنتز DNA مکمل(cDNA) 60

 

 

3‌.2‌.9‌.5‌ PCR(Polymerase chain reaction) واکنش زنجیره ای پلیمراز. 64

 

 

3‌.2‌.9‌.6‌ واکنش Realtime PCR… 68

 

 

3‌.2‌.9‌.7‌ تجزیه و تحلیل داده های حاصل از واکنش Realtime RT-PCR… 77

 

 

3‌.2‌.10‌  بررسی بیان eGFP-TGIF2LX در سطح پروتئین بوسیله Western blot 78

 

 

3‌.2‌.10‌.1‌ الکتروفورز عمودی SDS-PAGE.. 78

 

 

3‌.2‌.10‌.2‌ رنگ آمیزی SDS-PAGE.. 84

 

 

3‌.2‌.10‌.3‌ وسترن بلاتینگ….. 86

 

 

3‌.2‌.11‌  بررسی میزان تکثیر سلولی بوسیله تجزیه نمک تترازولیوم. 90

 

 

3‌.2‌.11‌.1‌ بررسی اثر بیان افزایشی TGIF2LX سلولهای Y79 در مقایسه با کنترل.. 90

 

 

3‌.2‌.11‌.2‌ بررسی اثر متقابل SD-208 و بیان افزایشی TGIF2LX سلولهای Y79 در مقایسه با کنترل.. 91

 

 

3‌.2‌.11‌.3‌ پروتکل شمارش سلول.. 92

 

 

3‌.2‌.12‌  مطالعه بیان اثر داروی SD-208 بر روی بیانTGIF2LX, miRNA Let7g,18a,34a,22,20  در سلولهای ترانسفکت شده Y79 در مقایسه با نمونه های کنترل به وسیله Real time RT-PCR.. 92

 

 

فصل 4: نتایج و یافته ها 96

 

 

4‌.1‌Mini prep   و هضم DNA  پلاسمیدی جهت تایید وکتور نوترکیب… 97

 

 

4‌.2‌ بررسی بیانTGIF2LX  در سطح mRNA… 98

 

 

4‌.2‌.1‌ نتیجه بررسی کیفی و کمی RNA.. 98

 

 

4‌.2‌.2‌ بررسی کیفی cDNA.. 99

 

 

4‌.3‌ بررسی بیان TGIF2LX  در سلولهای ترانسفکت شده 101

 

 

4‌.3‌.1‌ مطالعه بیان TGIF2LX  در سلولهای ترانسفکت شده Y79  در مقایسه با نمونه های کنترل بوسیله میکروسکوپ                                   101

 

 

4‌.3‌.2‌ تایید بیان واضح ژن GFP-TGIF2LX توسط Realtime RT- PCR.. 102

 

 

4‌.3‌.3‌ مطالعه بیان ژن TGIF2LX در سلول های ترانسفکت شده با وکتور حاوی GFP-TGIF2LX در سطح پروتئین بوسیله Western Blot 104

 

 

4‌.3‌.4‌ مطالعه بیان اثر داروی SD-208 بر روی بیانTGIF2LX  در سلولهای ترانسفکت شده Y79 در مقایسه با نمونه های کنترل                    105

 

 

4‌.4‌ بررسی اثر بیان افزایشی TGIF2LX بر روی سلولهای Y79. 105

 

 

4‌.4‌.1‌ نتایج ازمایش (MTT)Microculturetetrazolium Test 105

 

 

4‌.4‌.2‌ بررسی اثر متقابل SD-208 و بیان افزایشی TGIF2LX بر روی سلولهای Y79 در مقایسه با کنترل.. 106

 

 

4‌.5‌ بررسی بیان miRNA Let7g,18a,34a.22,20a در سلولهای ترانسفکت شده و کنترل.. 108

 

 

4‌.6‌ مطالعه بیان اثر داروی SD-208 بر روی بیان miRNA Let7g,18a,34a.22,20  در سلولهای ترانسفکت شده Y79 در مقایسه با نمونه های کنترل.. 109

 

 

4‌.7‌ Ct در واکنش Realtime PCR.. 110

 

 

فصل 5: بحث، نتیجه گیری و پیشنهادها 113

 

 

5‌.1‌ بحث   114

 

 

5‌.2‌ تاثیر بیان افزایشی TGIF2lX بر روی Cellular Viability در رده سلولی Y79. 116

 

 

5‌.3‌ تاثیر دارویSD-208  بر روی Cellular Viability در رده سلولی Y79 بیان کننده افزایشی TGIF2LX و کنترل  117

 

 

5‌.4‌ اثر SD-208 بر روی بیان TGIF2LX در رده سلولی Y79 ترانسفکت شده در مقایسه با کنترل                         118

 

 

5‌.5‌ اثر متقابل SD-208 و TGIF2LX بر روی بیانmiRNA های مورد مطالعه. 118

 

 

5‌.5‌.1‌ اثر متقابل SD-208 و TGIF2LX بر روی بیان miRNAlet7g در رده سلولی Y79. 118

 

 

5‌.5‌.2‌ اثر متقابل SD-208 و TGIF2LX بر روی بیان miRNA18a در رده سلولی Y79. 119

 

 

5‌.5‌.3‌ اثر متقابل SD-208 و TGIF2LX بر روی بیان miRNA34a در رده سلولی Y79. 119

 

 

5‌.5‌.4‌ اثر متقابل SD-208 و TGIF2LX بر روی بیان miRNA22 در رده سلولی.. 119

 

 

5‌.5‌.5‌ اثر متقابل SD-208 و TGIF2LX بر روی بیان miRNA20a در رده سلولی Y79. 120

 

 

5‌.6‌ نتیجه گیری.. 120

 

 

       7.5 پیشنهاد ها ……………………….121

 

 

منابع و مراجع.. 122

 

 

پیوست ها 131

 

 

1‌.1‌          رتینوبلاستوما

 

 

رتینوبلاستوما یکی از سرطان های بدخیم چشمی شایع کودکی می­باشد که به دو فرم پراکنده (تک گیر) و ارثی(خانوادگی) وجود دارد [1]. تقریبا 4 درصد تومورهای کودکان را رتینو بلاستوما تشکیل می­دهد .این تومور شایعترین بدخیمی اولیه چشمی است که در غرب 99درصد کودکان از این سرطان نجات پیدا می­کنند ولی بیش از 90 درصدآنها بینایی خود را از دست می­دهند و متاسفانه در کشورهای در حال توسعه بقا کودک تقریبا 50 درصد می­باشد[2] و [3].

 

 

اغلب کودکان مبتلا به رتینوبلاستوما با علامت لوکوکوریا[1] (شکل ‏1‑1) که والدین آنها متوجه م­شوند مراجعه می­کنند[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1‌.1‌.1‌                                                                                      اپیدمیولوژی

 

رتینوبلاستوما تقریبا با شیوع 1 در 15000و 1 در 16600تولد زنده در امریکا و اروپای شمالی رخ میدهد [5] و [6] ودر بین سالهای 2005-2009شیوع سالیانه رتینوبلاستوما در امریکا 4.1 در هرمیلیون کودک زیر 15 سال می­باشد[5] ودر کل دنیا سالیانه 5000تا 8000 کودک مبتلا به رتینوبلاستوما می­شوند [7] به طور متوسط سن تشخیص بیماری زیر 2 سال است و تقریبا 95درصد قبل از 5 سالگی می­باشد.شیوع بیماری در بین دختر وپسر و سیاه و سفید شبیه به هم می­باشد[5].

 

 

تقریبا 1/4 موارد رتینوبلاستوما دو طرفه می­باشد بیماریهای دوطرفه همیشه الگوی ارثی دارند. تومور های دو طرفه زودتر در کودکان رخ می­دهد که نشان دهنده وجود موتاسیون در سلولهای زایا می­باشد. فرم ارثی رتینوبلاستوما نیازمند یک جهش ژرم لاین است که می­تواند از هر یک از والدین یا از محیط( که منجر به یک موتاسیون ژرم لاین شود) می­باشد. بر عکس فقط 15 درصد از موارد یکطرفه ارثی هستند که اغلب چند کانونی هستند و باید از نظر جهش ژرم لاین بررسی شوند که معمولا در 2سال اول زندگی رخ می­دهد کم تر از 10 درصد بیماران رتینوبلاستومایی تاریخچه مثبت خانوادگی دارند.

 

 

تقریبا 60 درصد کودکان با رتینوبلاستوما الگوی یک طرفه غیر ارثی دارند.کودکان با رتینوبلاستوما غیرارثی یک موتاسیون جدید در یک سلول شبکیه دارند که منجر به تومور می­شوند [8] . ناهنجاری ژنتیک در فرم ارثی رتینوبلاستوما موجب ایجاد و پیشرفت تومور مثل استئوژنیک سارکوما وسارکومای بافت نرم(بخصوص لیومیوسارکوما)و ملانومای بدخیم میشود شیوع سرطان ثانویه بعد از تشخیص رتینوبلاستوما در فرم ارثی و غیرارثی به ترتیب 51 و 5 درصد میباشد که بیش از 60 درصد سرطان ها سارکوما می­باشد [9].

 

 

1‌.1‌.2‌                                                                                     پاتوژنز

 

 

رتینوبلاستوما معمولا بوسیله غیر فعال شدن هر دو الل ژن رتینوبلاستوما رخ می­دهد.با الگوی اتوزومی غالب این ژن در ناحیه کروموزم 13 بازوی بلند در ناحیه 14قرار دارد که کد کننده یک پروتئین هسته ای با نقش تومورساپرسوری می­باشد [10].

 

 

مدل 2 ضربه ای که پیشنهاد شده است دلیل متفاوت بودن ویژگی های کلینیکی موارد ارثی و غیر ارثی رتینوبلاستوما را مطرح میکند[11]. (شکل ‏1‑2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل ‏1‑2: مدل 2  ضربه ای رتینوبلاستوما

 

در مدل ارثی در ژن RB1 یک موتاسیون در کل سلول ها وجود دارد و ضربه دوم در مراحل بعدی تکامل رخ می­دهد که این افراد مستعد رتینوبلاستومای دوطرفه و چندکانونی می­باشند.ضربه دوم می­تواند رخ دهد ویا توسط تغییرات اپی­ژنتیک خاموش شود.

 

 

در مدل رتینوبلاستومای غیر ارثی دو جهش در یک الل به صورت خودبه خودی در یک سلول سوماتیک شبکیه رخ میدهد که معمولا منجر به مدل کلینیکی تومور یه کانونی ویه طرفه رتینوبلاستوما می­شود [12].

 

 

رتینوبلاستوما اگر درمان نشود رشد میکند و جای چشم را اشغال می­کند وکره چشم را از بین میبرد و ممکن است طی 4 ماه بعد از تشخیص به مغز متاستاز بدهد و مرگ طی یک سال رخ بدهد.اغلب راههای متاستاز تومور به وسیله اپتیک نرو[3] به سیستم عصب مرکزی و یا گسترش از طریق مشیمیه به اربیت میباشد [13].

 

 

1‌.1‌.3‌                                                                                    ویژگی های کلینیکی وتشخیصی

 

 

لوکوکوریا شایعترین علامت در کودکان رتینوبلاستومایی میباشد اگر چه علایم دیگر نیز وجود دارد و لوکوکوریا برای تشخیص ضروری نیست. شایعترین علایم لوکوکوریا (54درصد) و استرابیسم (19درصد) کاهش دید (4درصد) عفونت چشمی (5درصد) و تاریخچه خانوادگی مثبت (5درصد) میباشد و موارد دیگر عنبیه هتروکروم وخونریزی ویتره و هایفما بدون ضربه و گلوکوم و سلولیت اربیت و پروپتوزیس و درد چشم و تب می­باشد [14].

 

 

1‌.2‌         تاریخچه خانوادگی

 

 

میزان خطر در میان نسل فرد بستگی به تاریخچه خانوادگی رتینوبلاستوما ویا چگونگی تومور در فرد نشانه دارد(به طور مثال یه طرفه یا دو طرفه یه کانونه یا دو کانونه).میزان خطر از 6 درصد (اگر پروباند بیماری یه طرفه و یه کانونه داشته باشد یا با تاریخچه خانوادگی منفی باشد)تا 50 درصد می­باشد(اگر پروباند دارای موتاسیون ژرم لاین باشد یا حدس زده شود که موتاسیون دارد)[15].

 

 

 

 

 

کودک با ریسک بالا ی رتینوبلاستوما باید سریع بعد از به دنیا آمدن توسط چشم پزشک ارزیابی شود. غربالگری باید هر 3-4ماه تا 3-4 سالگی  وهر6 ماه تا 5-6 سالگی صورت گیرد [16].

 

 

1‌.3‌        تشخیص

 

 

تشخیص رتینوبلاستوما از طریق مردمک دیلاته شده وبا دستگاه افتالموسکوپی ایندایرکت تحت بیهوشی صورت می­گیرد.یافته ها به صورت توده شبکیه گچی خاکستری رنگ و تردشونده یافت می­شود. پاتولوژی برای ثابت کردن تشخیص لازم می­باشد.تست های کمکی اگرچه همیشه ضروری نمی­باشندولی ممکن است برای ثابت کردن تشخیص انجام شود.سونوگرافی چشمی یا مغز نگاری کامپوتری سی تی اسکن یک توموده ی جامد با ویژگی های کلسیفیکاسیون را نشان دهد. تصویر رزونانس مغناطیسی[4] نیز می­تواند وجود توده داخل چشمی را ثابت کند بویژه در مواردی که تشخیص بیماری با بیماری کت سخت می­باشد.یافته های فوندوسکوپی می­تواند رتینوبلاستوما را از بیماری کت و از بیماری پارگی رتین اگزوداتیو متمایز کند ولی کلسیفیکاسیون را که عامل مهم در تشخیص سایز تومور و درگیری عصب چشمی و وجود آسیب درون جمجمه ای می­باشد را نمی­تواند نشان دهد [14].

 

 

1‌.4‌        ارزیابی قبل از درمان

 

 

تست های غیر ژنتیکی: ارزیابی کودکان با رتینوبلاستوما کاملا منحصر به فرد جهت انتخاب مدل درمانی می­باشد(مثلاتعداد پایه ای سلولها وبیوشیمی خون جهت شروع شیمی درمانی).برای بیماران با تومور های کوچک (به جز در موارد خانوادگی)بررسی کامل و معاینه زیر بیهوشی و اولتراسونوگرافی و MRIسر و چشم معمولا کفایت می­کند[17]. در مراحل اولیه تشخیص وجود موارد متاستاز نادر می­باشد(ازمایش مغز استخوان و آب نخاع و اسکن استخوان)ومعمولا این موارد ازمایش نمی­شود [18]. اما اگر مدارکی دال بر وجود تومور در بیرون از کره چشم وجود دارد(تهاجم به عصب چشم یا درگیری مشیمیه) ارزیابی های کامل متاستاز باید انجام شود.علایم ونشانه های متاستاز شامل بی اشتهایی یا کاهش وزن وتهوع و سر درد و آسیب عصبی ووجود توده اربیت یا توده نرم بافتی می­باشد[19].

 

 

تست های ژنتیک مولکولی: برای همه بیماران تستهای ژنتیکی پیشنهاد می­شود. بیماران با موتاسیون ژرم لاین باید به متخصص ژنتیک ارجاع داده شوندتا والدین و فرزندان تست شوند .تست مولکولی گلبول های سفید خون محیطی در 90-95 درصد موارد موتاسیون های ژرم لاین را تشخیص می­دهد در موارد یه طرفه تست مولکولی باید روی سلول تومور صورت بگیرد تا موتاسیون خاصRB1  تشخیص داده شود [20].

 

 

1‌.5‌        درمان

 

 

گزینه های گوناگونی برای درمان کودکان با رتینوبلاستوما در دسترس می­باشد.انتخاب درمان وابسته به پیش آگهی بینایی وسایز و مکان تومور حضور یا عدم حضور توده در ویتره یا ساب رتینال و سن بیمار دارد.

 

 

تخلیه چشم  : معمولا برای تومورهای بزرگ که بیش از 50درصد کره چشم را اشغال کرده است و چشم دردناک ونابینا و گسترش تومور به عصب چشم صورت گرفته است انجام می­گیرد که کودک تحت بیهوشی عمومی قرار گرفته و چشم با ماهیچه های اطراف آن برداشته می­شود .بعد از انوکلئویشن باید شیمی درمانی یا براکیوتراپی در بیماران برای جلوگیری از متاستاز لحاظ شود[21] و [22]).

 

 

هیدرکسی اپاتیت که بعد از تخلیه چشم برای ساخته شدن عروق به کار میرود و پروتز بعد از سه ماه که بیمار بهبود پیدا میکند توسط چشم پزشک جاگذاری میشود.کودکان بعد از تخلیه چشم باید از لحاظ عود مجدد تا 2 سال بعد جراحی پیگیری گردد. در مطالعه 1674 بیمار تحت جراحی از سال1914تا 2006 مورد بررسی قرار گرفتند. شیوع عود مجدد تومور در 24 ماه بررسی شد که  عود97درصدی بیماران در 24 ماه اول بودند وبیماران 85 درصد با عود اربیت متاستازثانویه داشتند. که75 درصد بیماران با عود اربیت به علت متاستاز فوت کردند [23].

 

 

رادیوتراپی خارجی: سلول های سرطانی به علت رشد سریعی که دارند اگر در معرض اشعه قرار بگیرند از بین میروند.یکی از راههای درمانی رتینوبلاستوما به خصوص در تومورهای دوطرفه بزرگ یا گسترش داده شده به ویتره یا تومور بزرگ نزدیک عصب بینایی یا مرکز دید فووآ یا همچنین برای تومورهای بزرگی که نمی­توان با کرایو تراپی فتوکواگولیشن درمان کرد می­باشد و از موارد راه­های درمانی می­باشد که در حال حاضر به ندرت استفاده می­شود [24].

به منظور حفاظت رادیولوژیکی محیط زیست و به تبع آن حفاظت رادیولوژیکی موجودات زنده به ویژه انسان، شناسایی توام اکوسیستم (مناطق خاص زندگی که در آن گیاهان و جانواران محیط اطراف خود را تقسیم می­کنند) و منابع پرتوزا و نحوه عملکرد، جابجایی، توزیع و رفتار هسته های پرتوزا در اجزای اکوسیستم، ضروری است.

 

به طور کلی هدف از حفاظت رادیولوژیکی، پایش انسان و محیط زیست در برابر عملکرد مواد پرتوزای طبیعی و مصنوعی موجود در محیط می­باشد و منظور از تحقیقات در این زمینه،        پیش­بینی مسیرهای راه­یابی مواد پرتوزا به محیط زیست و تخمین میزان دز دریافتی توسط مردم در مناطق مختلف است تا بتوان میزان خطر ناشی از پرتوگیری­های داخلی و خارجی را تعیین کرد.

 

 

بنابراین مطالعات و بررسی مداوم، جهت تعیین عملکرد مواد پرتوزا در محیط زیست مورد نیاز می باشد، تا نتیجه مطلوب و اطلاعات مورد نظر حاصل شود. بدین ترتیب حفاظت رادیولوژیکی محیط زیست به عنوان یک ضرورت اجتناب­ناپذیر جهت تنظیم اکوسیستم و جلوگیری از پرتوگیری ناخواسته مطرح می باشد.

 

 

یکی از این منابع پرتوزایی ساخت بشر، راکتورهای هسته­ای هستند که در خلال کار عادی، کسر کوچکی از مواد پرتوزا را از طریق هوا به محیط زیست وارد می­کنند.

 

 

انرژی هسته ای در سال های اخیر به دلایل زیر تبدیل به یک منبع مهم انرژی شده است:

 

 

 

• تقاضای رو به رشد برای توان الکتریکی

 

 

• افزایش رقابت جهانی برای سوخت های فسیلی

 

 

• نگرانی درباره تابش گازهای گلخانه ای و تاثیر آن روی گرمایش زمین

 

 

• نیاز برای استقلال انرژی

 

 

بنابراین در عصر حاضر انرژی هسته‌ای لازمه پیشرفت و خودکفایی هر کشوری است و در این بین ایران نیز از این قائده مستثنی نیست. از این­رو، گسترش علوم و فنون هسته‌ای و بومی­سازی این فناوری، از اولویت‌های نظام جمهوری اسلامی می‌باشد. با توجه به نیاز کشور به تولید رادیوایزوتوپ‌ها و رادیوداروها جهت درمان بیماران و همچنین تولید برق، ساخت راکتورهای تحقیقاتی و نیروگاه‌های هسته‌ای در کنار راکتورهای موجود، ضروری به نظر می‌رسد. بدین منظور و در راستای سندهای چشم انداز توسعه کشور، ساخت راکتورهای هسته‌ای تا توان2000 مگا وات در دستور کار قرار گرفته است.

 

 

اگرچه یک نیروگاه هسته ای، یک منبع خوب انرژی است و عمدتا تهدیدی برای محیط زیست به شمار نمی آید، ولی چنان­چه حادثه ای مهم برای راکتور رخ دهد، می­تواند منجر به یک فاجعه بشری شود. بنابراین خطر آزادسازی تصادفی مواد رادیواکتیو به محیط زیست می­تواند پیامد مهم استفاده از نیروگاه‌های هسته ای باشد.

 

 

موارد متعددی از حوادث راکتورهای هسته ای وجود دارد، مانند:

 

 

 

• چاک ریور[1] در کانادا (1952)

 

 

• آیداهو فالا[2] در آمریکا (1957)

 

 

• تری مایل آیلند[3] در آمریکا (1979)

 

 

• چرنوبیل در اوکراین (1986)

 

 

از بین این حوادث، حادثه چرنوبیل به طور کلی ادراک بشر را از ریسک تابشی[4] دگرگون کرد. در 26 آوریل 1986 در اوکران حادثه ای مهم رخ داد که در نتیجه­ی آن یک مقدار زیادی ماده رادیواکتیو به اتمسفر آزاد شد که این مواد رادیواکتیو در شمال و جنوب اروپا و همچنین در کانادا و ایالات متحده آمریکا حس شد. تنها نیمه­ی جنوبی کره زمین آلوده نشد. این حادثه نشان داد که در صورت وقوع یک حادثه مهم و بزرگ هسته ای، نه تنها مکانی که در آن حادثه رخ داده است، بلکه اطراف آن نیز می تواند تحت تاثیر قرار گیرد.

 

 

 به هر حال راکتور‌های هسته ای، ذرات رادیواکتیو مایع و گازی ساطع می­کنند و از آن جائی­که اثرات تابش­ها به طور خاص یک نگرانی مهم برای مردم و کشور است، ایمنی هسته­ای و محافظت انسان و طبیعت در برابر اشعه یونیزان موضوع مهمی است. البته قابل ذکر است که راکتورهای هسته­ای به گونه­ ای کاملا دقیق طراحی، ساخت و مانیتور می­ شوند که تا حد امکان از آزادسازی مواد رادیواکتیو جلوگیری شود.

 

 

راکتورهای هسته‌ای به طور معمول و یا در اثر نقص سیستم‌های ایمنی و همچنین در اثر سوانح هسته‌ای و بلایای طبیعی، رادیونوکلوئیدهایی را از طریق سیستم تهویه در محیط آزاد می­کنند و موجب افزایش دز محیط اطراف راکتور می‌شوند. پارامترهای مختلفی در میزان توزیع و نحوه انتشار مواد رادیواکتیو خروجی از راکتورها نقش دارند؛ شکل و حالت مواد رادیواکتیو خروجی، کیفیت فیلترهای جذب و سیستم‌ تهویه، ارتفاع دودکش، سرعت باد، میزان بارندگی سالیانه منطقه، شرایط آب و هوایی محیط، ارتفاع ساختمان‌های ساکنین اطراف راکتور از

 آن جمله‌اند.

 

 

هدف در طراحی راکتورهای هسته ای، کنترل کردن واکنش های زنجیره ای و همچنین اطمینان از وجود تغییرات کم در توان خروجی و یا تغییرات مجازی که در زمان های زیاد (ده­ها ثانیه) در توان خروجی ایجاد می شوند، می باشد.

 

 

اگر نقصی در راکتور رخ دهد که تغییرات توان بسیار سریع باشد، یک حالت گذرا را در راکتور ایجاد می­کند و متاسفانه راکتورها طوری طراحی می­شوند که با افزایش زمان ناشی از تغییرات توان، ممکن است قلب راکتور ذوب شده و یا حالت یکپارچه خود را از دست دهد. انتقال سریع گرما به یک خنک­کننده[5] مایع، می­تواند موجب افزایش در فشار شود که ممکن است آسیب ساختاری شدید به راکتور (مانند حادثه چرنوبیل) را به همراه داشته باشد. بنابراین واضح است که ریسک، همواره در بهره برداری یک راکتور هسته­ای به مانند سیستم های پیچیده دیگر مثل نیروگاه­های شیمیایی و یا پالایشگاه­های نفتی، باید در نظر گرفته شود. اما آن چه راکتور هسته­ای را با دیگر نمونه های ذکر شده متفاوت می­ سازد این است که اگر نقصی در سیستم های راکتور رخ  دهد، ممکن است باعث انتشار مقادیر زیادی از مواد رادیواکتیو به محیط خارج شود و اثرات یک رویداد و یا حادثه در راکتور هسته­ای می­تواند تا هزاران کیلومتر مربع از اطراف نیروگاه را تحت شعاع خود قرار دهد، در حالی که حوادث شیمیایی، چه در بعد مسافت و چه از نظر مدت زمان و یا دوره طولانی آلودگی، اغلب نمی­توانند با حوادث هسته­ای که در راکتور هسته ای رخ می­دهد، مقایسه شوند.

 

 

ملاک ICRP برای تعیین میزان تابش­های حرفه­ ای این است که ریسک متوسط به پرتوکاران نباید بیشتر از ریسک متوسط کارکنان صنایع متعارف و امن باشد. ضمن این که حداکثر دز معادل سالانه در حد 50 میلی­سیورت است، ICRP می تواند میانگین دز معادل سالانه را برابر با یک دهم حد بالا فرض کند. کارکنان نیروگاه هسته­ ای، در حدود 5/1 میلی­سیورت در سال دریافت می­کنند که معادل ریسک سالانه ای در حدود 1 مورد در 30000 می باشد. با آمیختن تصادفات معمول و ریسک­های مربوط به اشعه، در مجموع ریسک سالانه مرگ برای کار در نیروگاه، برابر با 1 در 1200 می شود.

 

 

موارد ایمنی مربوط به حفاظت از پرتوگیری کارکنایی که در معرض مواد و پسماندهای رادیواکتیو قرار دارند، باید با دقت، کنترل و مانیتورینگ شود. بنا به توصیه 26ICRP در خصوص پرتوگیری افراد، تابش تک تک افراد جامعه و دز دسته جمعی مردم ناشی از پسماندهای رادیواکتیو باید به حدی پایین باشد که از نظر منطقی قابل دست­یابی گردد و نیز با توجه به ملاحضات اقتصادی و اجتماعی کاهش داده شود.

در سایت یک راکتور هسته­ای، نظارت و کنترل مقادیر دز مجاز در قسمت­های مختلف توسط بخش فیزیک بهداشت هم در داخل سایت و هم در خارج سایت انجام می­شود، تا اطمینان حاصل شود که عملیات نیروگاه از نظر مسائل حفاظتی مربوط به پرسنل داخل سایت و افراد جامعه در بیرون سایت به صورت امن و بی­خطر انجام می شود.

 

 

بدین منظور تحلیل حوادث احتمالی که منجر به خارج شدن مواد رادیواکتیو به محیط می­شوند، جهت به دست آوردن نحوه پخش و توزیع مواد رادیواکتیو و اندیشیدن تمهیداتی متناسب با مقادیر مختلف آلودگی در مرحله بعد از تحلیل حوادث، الزامی می باشد.

 

 

در بهره­برداری از یک راکتور هسته­ای، سیستم­های کنترلی و حفاظتی متنوعی طراحی می­شوند که در نهایت قلب راکتور به عنوان اصلی­ترین منبع رادیواکتیو، محافظت شده و از ذوب شدن آن جلوگیری خواهد شد.

 

 

در حال حاضر بیش از 300 راکتور تحقیقاتی در سراسر جهان موجود می باشند که بیش از 50 نوع آن­ها شامل راکتورهای تریگا [6] و بقیه شامل راکتورهای شناور در استخرهای آب سبک و همچنین راکتورهای آب سنگین تحت فشار با گردش جریان تحمیل شده[7] و قدرت های حرارتی در حدود ده مگاوات یا بیشتر هستند.

 

 

راکتورهای مورد مطالعه در این تحقیق یک راکتور تحقیقاتی است که قدرت حرارتی این راکتور 5 مگا­وات می باشد.

 

 

1-1- مشخصات راکتور مورد مطالعه در عملکرد عادی

 

 

راکتور مورد مطالعه در عملکرد عادی، یک راکتور تحقیقاتی 5 مگا­واتی فرضی از نوع استخری با آب سبک به عنوان کندکننده می باشد. سوخت مورد استفاده در این راکتور از نوع سوخت جامد ناهمگن است و آب در آن هم به عنوان خنک­کننده و هم حفاظ مورد استفاده قرار می گیرد. موارد استفاده این راکتور در کارهای پژوهشی، کارآموزی، آموزشی و همچنین برای تولید رادیوایزوتوپ ها می­باشد. این راکتور تحقیقاتی می‑تواند در فیزیک، شیمی، مهندسی و صنعت مورد استفاده قرار گیرد. نوع سوخت این راکتور، اورانیوم با غنای 20 درصد که به صورت پودر U3O8 در آلومینیوم خالص پخش شده است، می­باشد. سیستم خنک­کننده راکتور شامل سیستم های اولیه، ثانویه و سیستم پالایش می باشد ]1[.

2-1- معرفی چدن های سفید مقاوم به سایش (چدن نایهارد) 5

 

 

2-2- تاریخچه.. 6

 

 

2-3- کاربرد چدن‌های نایهارد.. 7

 

 

2-4- چدن‌های نایهارد و استانداردهای آن… 9

 

 

2-4-1- ترکیب شیمیایی و ریزساختار.. 9

 

 

2-4-2- چدن نایهارد 1 و2.. 10

 

 

2-4-3- چدن نایهارد 4.. 12

 

 

2-5- تاثیر عناصر آلیاژی… 14

 

 

2-5-1- کربن…. 14

 

 

2-5-2- کروم.. 16

 

 

2-5-3- نیکل…. 17

 

 

2-5-4- مولیبدن… 18

 

 

2-5-5- تنگستن…. 18

 

 

2-5-6- نیوبیم… 19

 

 

2-5-7- وانادیم… 21

 

 

2-5-8- منگنز… 22

 

 

2-5-9- مس    22

 

 

2-5-10- سیلیسیم… 22

 

 

2-5-11- بور.. 24

 

 

2-5-12- گوگرد.. 24

 

 

2-5-13- فسفر… 24

 

 

2-5-14- نتیجه گیری… 24

 

 

2-6- ساختار متالورژیکی چدن نایهارد.. 25

 

 

2-6-1- فازهای مختلف موجود در چدن نایهارد.. 25

 

 

2-6-2- فازهای کاربیدی در چدن نایهارد.. 26

 

 

2-6-3- تاثیر شکل و اندازه کاربیدها در چدن نایهارد.. 31

 

 

2-6-4- ساختمان زمینه چدن نایهارد.. 31

 

 

2-7- ذوب و ریخته گری… 34

 

 

2-8- انجماد چدن نایهارد.. 35

 

 

2-9- عملیات حرارتی…. 38

 

 

2-10- عملیات ناپایدارسازی و تبدیل آستنیت در آن… 41

 

 

2-10-1- تشریح فرایند… 41

 

 

2-10-2- تبدیل مارتنزیتی در حین عملیات حرارتی ناپایدارسازی… 43

 

 

2-11- عملیات حراتی تمپر… 43

 

 

2-12- پارامترهای عملیات حرارتی…. 44

 

 

2-13- مقاومت به سایش چدن‌های نایهارد.. 47

 

 

2-13-1- رابطه بین سختی و مقاومت به سایش……. 48

 

 

2-13-2- درصد کربن و ریزساختار.. 48

 

 

2-13-3- مورفولوژی، مقدار حجمی و اندازه کاربید یوتکتیک….. 50

 

 

2-13-4- دمای تمپر… 50

 

 

2-13-5- اثر آستنیت باقیمانده. 50

 

 

2-13-6- روش‌های آزمون سایش……. 51

 

 

2-14- خلاصه تحقیقات انجام شده در خصوص نایهارد 4.. 53

 

 

2-15- جمع ‌بندی و هدف از تحقیق…. 54

 

 

فصل 3- روش تحقیق   55

 

 

3-1- طراحی آزمایش……. 56

 

 

3-1-2- تهیه مدل و قالبگیری… 57

 

 

3-1-3- ذوب و بارریزی… 58

 

 

3-1-4- ترکیب شیمایی چدن نایهارد4 ریخته شده. 58

 

 

3-1-5- عملیات حرارتی ناپایدارسازی… 59

 

 

3-1-6- مطالعات میکروسکوپی برای بررسی ریزساختار.. 59

 

 

3-1-7- آنالیز تفرق اشعه X (XRD) 60

 

 

3-1-8- آزمون سختی…. 60

 

 

3-1-9- آزمون سایش……. 61

 

 

فصل 4- نتایج و بحث     63

 

 

4-1- بررسی ریزساختار و سختی چدن نایهارد در حالت ریختگی…. 63

 

 

4-2- اثر زمان ناپایدارسازی بر سختی…. 65

 

 

4-3- اثر زمان ناپایدارسازی در دماهای مختلف بر ریزساختار.. 68

 

 

4-4- اثر دمای ناپایدارسازی در زمان ثابت بر سختی…. 79

 

 

 

 

4-5- اثر دمای ناپایدارسازی بر ریزساختار در زمان ثابت….. 82

 

 

4-6- بررسی ریزساختار با میکروسکپ‌الکترونی روبشی…. 85

 

 

4-7- اثر عملیات تمپر بر تغییرات سختی و ریزساختار.. 86

 

 

4-8- اثر عملیات ناپایدارسازی بر مقاومت به سایش چدن نایهارد.. 91

 

 

نتیجه‌‌گیری   97

 

 

پیشنهادات برای تحقیقات بیشتر   99

 

 

مراجع   101

 

 

پیوست ‌ها 107

 

 

چدنهای مقاوم به سایش بر مبنای ریزساختار  و آلیاژهای آنها به پنج گروه عمده تقسیم می­شود که در این میان چدن نایهارد4 چدنی با 6% نیکل، 9% کروم و 2% سیلیسیم با کربن یوتکتیک و ساختاری با کاربیدهای یوتکتیک M7C3  و زمینه عاری از پرلیت در حالت ریختگی و نیز بعد از عملیات حرارتی غالباً بصورت مارتنزیتی می­باشد. این آلیاژها از طریق یک واکنش یوتکتیک که منجر به تشکیل آستنیت و کاربید یوتکتیک M7C3  شده، منجمد می­شود.

 

 

چدن نایهارد4 از قدیمی­ترین گروه های چدنهای پر آلیاژ در صنعت بوده که بیش از 50 سال قدمت داشته و مواد بسیار مناسبی در آسیابهای سیمان محسوب می­شوند. همچنین مصرف این نوع چدنها در تولید قطعاتی نظیر بوش ‌ها، سیلندرها، بوش سیلندرها، کاسه چرخ و … می باشد.

 

 

در این چدن، نیکل عنصری است که مانع از تشکیل پرلیت از زمینه آستنیتی شده و باعث تشکیل یک ساختار سخت مارتنزیتی در حین سرد شدن در قالب می­شود. کروم هم در تشکیل کاربیدهای یوتکتیک M7C3  و نیز بی اثر کردن اثر گرافیت زایی نیکل مورد استفاده قرار می­گیرد.

 

 

مقاومت سایشی و خواص مکانیکی چدن نایهارد به نوع، مورفولوژی و توزیع کاربیدهای یوتکتیک و نیز ماهیت ساختار زمینه بستگی دارد. ترکیب شیمیایی، شرایط انجماد و نیز عملیات حرارتی بر این پارامترها تاثیر گذار خواهند بود.

 

 

مقاومت سایشی خوب چدنهای نایهارد به دلیل ریزساختار  آنهاست که شامل کاربیدهای سخت یوتکتیک توزیع شده در زمینه مارتنزیتی، آستنیتی و رسوب کاربیدهای ثانویه می­باشد. در مجموع ساختار زمینه می­تواند هم روی مقاومت سایشی و هم مقاومت ضربه تاثیر گذار باشد.

 

 

ریزساختار  آلیاژ یک نقش اساسی را در رفتار سایشی ایفا می­کند. همانطور که بیان شد مقدار حجمی کاربیدها و نیز ساختار زمینه و توانایی آن برای تغییر فرم و کارسختی در حین سایش، بر مقاومت سایشی موثر می­باشند. با مطالعات صورت گرفته، مشحص شد که ارتباط بسیار قوی بین پارامترهای ریزساختاری و مقاومت به سایش با شرایط عملیات حرارتی وجود دارد. لذا تعیین پارامترهای عملیات حرارتی برای بهبود مقاومت به سایش و خواص مکانیکی چدن نایهارد موثر می­باشد..

 

 

ساختار بعد از عملیات حرارتی نقش عمده­ای را بر خواص مکانیکی و متالورژیکی ایفا می­کند که در نحوه کارکرد چدنهای نایهارد تاثیر به سزایی دارد. این چدن در حالت ریختگی شامل 50% آستنیت باقیمانده بوده و دارای سختی HB­ (500-400) بوده که با انجام سیکل عملیات حرارتی جهت تشکیل مارتنزیت مقدار سختی به HB (600-550) افزایش می­یابد.

 

 

عملیات حرارتی این چدنها شامل ناپایدارسازی در دماهای 750 تا 820 درجه سانتی گراد بوده و آنچه در عملیات حرارتی صورت می­گیرد رسیدن به ریزساختاری عاری از پرلیت است. این قطعات پس از ناپایدارسازی با سرعت آهسته­ای سرد می­شوند. از پارامترهای مهم در عملیات حرارتی، زمان و دمای ناپایدارسازی می­باشد. بهترین دمای ناپایدارسازی برای رسیدن به ماکزیمم سختی برای هر ترکیب شیمیایی متغیر است.

 

 

دمای ناپایدارسازی مقدار کربنی که باید در زمینه آستنیتی بصورت محلول باقی بماند را تعیین می­کند. دماهای خیلی بالا پایداری آستنیت را افزایش داده لذا مقادیر آستنیت باقیمانده بیشتر، سبب کاهش سختی می­شود. دماهای پایین هم منجر به مارتنزیت کم کربن شده و باعث کاهش سختی و مقاومت به سایش می­شود. بنابراین تعیین این پارامترها در خواص مورد نظر کاملاً موثر می­باشند.

 

 

در این تحقیق سعی شد تا تاثیر دما و زمان ناپایدارسازی بر ریزساختار  و خواص سایشی چدن نایهارد4 با انجام آزمایشهای مختلف بررسی شود. لذا با ثابت در نظر گرفتن سایر پارامترها، ناپایدارسازی نمونه­های چدن نایهارد4 در چهار دمای 750،800،850،900 درجه سانتی­گراد و زمانهای 1،2،3،4،5،6 ساعت  صورت گرفت و سپس با انجام آزمایشهای مختلف اثر این پارامترها بر ریزساختار چدن نایهارد بررسی شد.

 

 

آزمون سایش هم در شرایط تنش آرام به روش Pin On Disc و با ساینده Al2O3 بر روی نمونه­ها انجام شد تا اثر پارامترهای مورد نظر بر روی خواص سایشی چدن نایهارد مورد بررسی قرار گیرد.

 

 

لازم به ذکر است که برای بررسی تاثیر پارامترهای دما و زمان ناپایدارسازی آزمایشهای مختلفی چون تعیین ریزسختی­سنجی و درشت­سختی­سنجی به روش ویکرز، تعیین ریزساختار با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ SEM، آنالیز XRD صورت گرفته تا نتایج حاصله بتواند تحلیل درستی را ارائه نماید.

 

 

فصل 1- مرور بر منابع

 

 

1-1- معرفی چدن های سفید مقاوم به سایش (چدن نایهارد)

 

 

چدنهای نایهارد بر مبنای سیستم سه تایی Fe-Cr-C و از مهمترین آلیاژهای مقاوم به سایش در صنعت می­باشند. این آلیاژها به دلیل خواص ضد سایش، به طور گسترده­‌ای در صنایع سیمان، فولاد و آسیاب­های خرد کننده به کار می­روند. قطعاتی که در آسیاب­ها استفاده می­شوند، نه تنها در مقابل سایش، بلکه در برابر تنش­های دینامیکی متعدد در حین کار باید مقاوم بوده تا از بروز عیوب ناگهانی و شکست قطعات جلوگیری شود [1،2].

 

 

چدنهای غیر آلیاژی یا کم آلیاژ با کربن حدود 4% با اینکه ساختارشان مارتنزیتی است، چقرمگی پایینی دارند. چدنهای سفید غیر آلیاژی که اغلب کاربید موجود در آنها به صورت سمانتیت است، به خاطر مقاومت در مقابل سایش مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ضعف عمده این چدنها در ساختارشان است [3].

 

 

فاز کاریبد یک شبکه پیوسته‌ای را در اطراف دانه‌های آستنیت تشکیل داده و موجب تردی و ترک‌دار شدن می‌گردد. افزایش یک عنصر آلیاژی که کربن را به صورت کاربیدی غیر از سمانتیت با سختی بیشتر و خواص مطلوب‌تر درآورده و مقدار کربن زمینه را کاهش دهد، موجب بهبود هم ‌زمان چقرمگی و مقاومت سایشی می­شود. عنصر مورد استفاده معمولاً کروم بوده و کاربید آن به صورت M7C3 می­باشد [3،4].

 

 

چدن‌های مقاوم به سایش بر مبنای ریزساختار  و آلیاژهای آنها، به پنج گروه عمده شامل چدن‌های پرلیتی (FeC)، نایهارد یا نیکل – کروم (M3C)، نایهارد 4 (M7C3)، پرکروم (M7C3) و در نهایت ویژه (MXC) تقسیم می­شود [5].

 

 

نخستین خانواده چدنهای پرآلیاژ که بیشترین اهمیت را کسب کرده‌اند، چدنهای نایهارد با زمینه مارتنزیتی، کاربیدی بوده که مقدار کربن در آنها از 5/2 تا 6/3 درصد متغیر می­باشد. نایهارد نام عمومی برای خانواده چدنهای سفید است که با نیکل و کروم آلیاژ شده و مقاومت سایشی بالایی دارند. نایهارد شامل ریزساختاری از کاربیدها و یک زمینه­ مارتنزیتی- آستنیتی- بینیتی یا زمینه‌ی غالباً مارتنزیتی است که این ساختار توسط مقادیر کربن، نیکل، کروم، سیلیس و نیز عملیات حرارتی نهایی ایجاد می‌شود [2،6].

 

 

در چدن نایهارد وجود عنصر نیکل به منظور به تعویق افتادن تشکیل پرلیت و نیز کاهش سرعت بحرانی سرد شدن در محدوده­ی 3/3 تا 5 درصد، به کار می‌رود که منجر به تشکیل مارتنزیت به همراه مقداری آستنیت باقی مانده در زمینه ساختار می­شود. کروم از خاصیت گرافیت‌زایی نیکل جلوگیری کرده و باعث پایداری کاربیدها می­شود [2،7،8،9].

     لایه­نشانی یک فلز یا آلیاژ به وسیله­ی جریان الکتریکی در حضور میدان مغناطیسی اعمالی به­عنوان الکترولیز مغناطیسی[1] (ME) یا لایه­نشانی الکترولیتی مغناطیسی[2] شناخته می­شود[3]. در حال حاضر بررسی فصل مشترک بین خواص مغناطیسی مواد و الکتروشیمی یکی از زمینه­های جذاب مورد مطالعه در علوم بین رشته­ای است و با مطالعه­ی اثرات هر یک از این دو موضوع بر دیگری، می­توان به نتایج سودمندی دست یافت. به عنوان مثال در حین فرآیند آبکاری، میدان مغناطیسی می­تواند برای افزایش نرخ لایه­نشانی گونه­های مغناطیسی و غیرمغناطیسی به­کارگرفته شود[4]. هنگامی که میدان مغناطیسی به­طور موازی با سطح الکترودها بر یک پیل الکتروشیمیایی وارد می­شود، نیرویی به نام نیروی لورنتس عمود بر چگالی جریان و میدان مغناطیسی بر تمامی ذرات بارداری که در محلول الکترولیت حرکت می­کنند وارد می­شود و بر خواص لایه­های ساخته­شده اثر می­گذارد. تأثیر نیروی اعمالی بر مواد مختلف متفاوت است و بسته به این­که فلز آبکاری شده مغناطیسی و یا غیرمغناطیسی باشد، نتایج متفاوتی از اعمال میدان می­توان به­دست آورد[3،4]. ازجمله ویژگی­های بررسی شده نیز می­توان به ریخت­شناسی سطح، ساختار بلوری و هم­چنین جوانه­زنی در حضور میدان مغناطیسی اشاره­کرد. میدان مغناطیسی خارجی هم­چنین می­تواند بر فرآیند آبکاری الکتریکی آلیاژها نیز اثرگذار باشد[6]. به­طور مثال برای آلیاژ نیکل-آهن ترکیب آلیاژ با تغییر چگالی شار مغناطیسی تغییر می­کند[7]. هم­چنین ریخت­شناسی، زبری، جهت کریستالوگرافی لایه­های پوشش داده­شده[7] و خواص مغناطیسی این آلیاژ[5] نیز تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می­گیرد. با این وجود ویژگی­های بسیاری از جمله خواص مغناطیسی لایه­های نازک مغناطیسی و غیرمغناطیسی تولیدشده در ابعاد نانویی با استفاده از این روش هنوز به­طور کامل مشخص نیست که این امر باعث ایجاد انگیزه در محققان و دانشمندان رشته­های فیزیک، شیمی و علم و مهندسی مواد برای مطالعه در این زمینه شده است.

 

 

     فرآیندهای الکتروشیمیایی به خاطر توانایی قابل توجهشان نسبت به سایر روش­ها از قبیل پوشش­دهی از بخار فیزیکی (PVD) و پوشش­دهی از بخار شیمیایی (CVD) در ایجاد ساختارهای یکنواخت و بدون حفره، برای تولید پوشش مس استفاده می­شوند. در اکثر موارد مشاهده شده است که ریزساختار پوشش­های مس به­راحتی در دمای اتاق تبلور مجدد می­یابند که منجر به ایجاد مشکلات اساسی در ارتباط با خواص الکترونیکی این پوشش­ها می­شود. تولید و ایجاد میدان مغناطیسی می­تواند یک روش امیدبخش برای کنترل منحصربه­فرد میکروساختار سطح باشد[8]. با انجام آبکاری در حضور میدان مغناطیسی جریان هیدرودینامیکی مغناطیسی[3] در محلول الکترولیت به­وسیله­ی برهم­کنش الکترومغناطیسی  که   جریان فارادی و  میدان مغناطیسی است القا می­شود. محققان زیادی به بررسی تأثیر جریان هیدرودینامیکی مغناطیسی بر خواص میکروساختاری سطح پوشش­های مس آبکاری­شده و واکنش الکتروشیمیایی پرداخته­اند که از آن­جمله می­توان به تحقیقات هیندز[4] و همکاران[9] اشاره کرد که نشان دادند در حضور میدان مغناطیسی کوچک­تر از 0.5 تسلا تغیر قابل­توجهی چه در ریخت­شناسی سطح و چه در بافت پوشش ایجاد نمی­شود. هم­چنین با افزایش میدان مغناطیسی تا میزان 0.6 تسلا تأثیر میدان مغناطیسی بر فرآیند آبکاری الکتریکی مستقل از جهت میدان و نحوه­ی قرارگیری الکترود است. با این حال آبکاری الکتریکی مس در حضور میدان مغناطیسی به­طور سیستماتیک بررسی نشده­است که دلیل آن می­تواند به پذیرفتاری مغناطیسی بسیار کوچک مولی   برگردد. لذا پتانسیل مغناطیسی در یک میدان ثابت)    که c غلظت،  نفوذپذیری مغناطیسی مولی یونی و  نفوذپذیری فضای آزاد است( بسیار کوچک و قابل چشم­پوشی در مقایسه با اثر هیدرودینامیکی مغناطیسی است.

 

 

     تعدادی تحقیق نیز در مورد تأثیر میدان مغناطیسی بر آبکاری الکتریکی نیکل وجود دارد. بر اساس مطالعات مربوط به  بازتاب الکترون­های تفرق یافته پرانرژی (RHEED) نیکل، آهن و کبالت یانگ[5] گزارش داد که یک میدان مغناطیسی اعمالی اثر ناچیزی بر جهت اصلی الکترون­ها دارد. اما افزایش در زبری سطح در اثر اعمال میدان عمود بر سطح الکترودها مشاهده شد[10]. بریلاس[6] و همکاران[11] بیان کردند که اعمال میدان مغناطیسی درحین فرآیند آبکاری الکتریکی نیکل چه به­صورت موازی و چه عمود بر سطح الکترودها، منجر به افزایش تراکم دانه­های نیکل و رشد با اندازه­ و شکل هندسی منظم­تر می­شود و نتیجه گرفتند که ریخت­شناسی سطح به شدت تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می­گیرد.

 

 

     اخیراً باند و همکاران[12] تأثیر میدان مغناطیسی عمود بر رفتار الکتروشیمی مس و نیکل را بررسی کردند. افزایش چگالی جریان حدی با میدان بر اساس افزایش در جریان همرفت ایجاد شده به وسیله­ی جریان هیدرودینامیکی مغناطیسی توضیح داده شد. مشاهده شد که مواد با دانه­های ریزتر در حضور میدان مغناطیسی برای نیکل آبکاری شده ایجاد می­شود که این عامل به افزایش در جریان همرفتی که منجر به افزایش در نرخ لایه­نشانی می­شود نسبت داده­شد.

 

 

     مطالعات مربوط به تأثیر میدان مغناطیسی بر فرآیندهای الکتروشیمیایی معمولا با میدان موازی با سطح الکترودها انجام می­شود. در این حالت نیروی هیدرودینامیکی مغناطیسی حداکثر است. اگر هدف محدود کردن جریان همرفتی بر اثر نیروی هیدرودینامیکی مغناطیسی و مطالعه­ی نیروهای پارامغناطیس و اثرات گرادیان میدان باشد، میدان مغناطیسی به­صورت عمود بر سطح الکترودها اعمال می­شود.

 

 

     در این تحقیق با استفاده از فرآیند آبکاری الکتریکی ضربانی، پوشش نانوساختاری از فلزات نیکل و مس تهیه گردید و خواص ریزساختار، مغناطیسی و ریخت­شناسی این فلزات در دو حالت بدون اعمال میدان مغناطیسی و اعمال میدان حین انجام فرآیند آبکاری الکتریکی ضربانی با یکدیگر مقایسه شد.

 

 

 

 

 

1-1- تقسیم بندی مواد از لحاظ خاصیت مغناطیسی

 

 

از لحاظ خواص مغناطیسی و با توجه به چگونگی پاسخ به میدان مغناطیسی، مواد به دسته­های مختلفی تقسیم­بندی می­شوند که در زیر آمده است:

 

 

الف) مواد پارامغناطیس

 

 

ب) مواد دیامغناطیس

 

 

ج)مواد فرومغناطیس

 

 

 

 

د)مواد پادفرومغناطیس

 

 

ه) مواد فری­مغناطیس

 

 

1-1-1- مواد پارامغناطیس

 

 

 در مواد پارامغناطیس، قابلیت مغناطیسی شدن ماده یا همان پذیرفتاری مغناطیسی( ) دارای مقدار مثبت کوچکی است. مقدار  برای این مواد در دمای اتاق بین  تا    می­باشد. در این مواد گشتاور مغناطیسی اجزاء سازنده صفر نیست بلکه طرز قرار گرفتن این اجزاء طوری است که گشتاور مغناطیسی کل ماده صفر می­شود. در حین اعمال میدان مغناطیسی تنها تعدادی از گشتاورهای مغناطیسی با جهت میدان هم­راستا می­شوند. در دماهای معمولی  وابستگی اندکی به شدت میدان اعمال شده دارد. در حوالی صفر مطلق، مواد پارامغناطیس می­توانند به اشباع مغناطیسی برسند[13]. در جدول 2-1 پذیرفتاری مغناطیسی تعدادی از مواد پارامغناطیس ذکر گردیده است.

 

 

جدول ‏2‑1 تأثیرپذیری یا پذیرفتاری مغناطیسی تعدادی از مواد پارامغناطیس[13]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ماده	تأثیرپذیری مغناطیسی       (10-6 emu mol-1Oe-1)
آلومینیوم	165
کروم	180
سولفات کروم	11800
سولفات مس(CuS	12660
کلرید کبالت (Co )	1460
سولفات گادولونیوم       (Gd2 )	511200
اکسیژن ( )	20.8

 

1-1-2- مواد دیامغناطیس

 

 

در مواد دیامغناطیس  دارای مقدار منفی بوده و اندازه­ی آن از مرتبه­ی  است. الکترون­ها به صورت جفت بوده و گشتاور خالص اجزای سازنده­ی این مواد (اتم­ها، مولکول­ها یا یون­ها) صفر است. در این حالت  تقریبا مستقل از دما و شدت میدان اعمال شده به جسم است. علت منفی بودن  در این مواد به این علت است که تغییرات گشتاور مغناطیسی در حضور میدان مغناطیسی خارجی فقط ناشی از قانون لنز است. بر اساس این قانون، نیروی محرکه­ی القایی حاصل از تغییر شار مغناطیسی دارای قطب­هایی است که میدان مغناطیسی القایی حاصل از جریان آن با تغییر شار مغناطیسی اصلی مخالفت می­کند. بنابراین با افزایش یا کاهش میدان اعمالی سرعت حرکت الکترون­ها به­گونه­ای است که اثر میدان خارجی را تقلیل دهد[13]. در جدول 2-2 پذیرفتاری مغناطیسی تعدادی از مواد دیامغناطیس ذکرگردیده است.

 

 

 جدول ‏2‑2: تأثیرپذیری یا پذیرفتاری مغناطیسی تعدادی از مواد دیامغناطیس[14]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ماده	تأثیرپذیری مغناطیسی       (10-6 emu mol-1Oe-1)
آرگون	-19.6
کربنات کلسیم	-280
کربن (الماس)	-38.2
کربن (گرافیت)	-5.9
مس	-6.0
طلا	-5.46
هلیوم	-28
سرب	-1.66
جیوه	-23

 

1-1-3- مواد فرومغناطیس

 

 

مواد فرومغناطیس حتی در غیاب میدان خارجی سعی در موازی کردن گشتاور مغناطیسی اتم­های مجاور داشته و یک نظم مغناطیسی موسوم به نظم فرومغناطیسی به­وجود می­آورند. این نظم ناشی از نیروهای تبادلی بین اسپین الکترون­های اتم­های مجاور است. در این مواد گشتاور مغناطیسی اجزای سازنده صفر نیست و با اعمال میدان مغناطیسی گشتاورهای مغناطیسی آن­ها در جهت اعمال­شده هم­راستا می­شود. در مواد فرومغناطیس مقدار  عددی مثبت و از مرتبه چند صد تا چند میلیون است.  به دما وابسته است. با افزایش درجه حرارت خواص مغناطیسی ضعیف شده و سرانجام بسته به جنس ماده فرومغناطیسی در یک درجه حرارت معین موسوم به دمای کوری[1] خواص مغناطیسی از بین رفته و رفتار آن از لحاظ مغناطیسی مشابه رفتار مواد پارامغناطیسی می­شود. از مهم­ترین مواد فرومغناطیس می­توان به آهن، نیکل، کبالت و فلزات قلیایی خاکی اشاره کرد[13].

 

 

1-1-4- مواد پاد فرومغناطیس

 

 

در مواد پادفرومغناطیس اجزاء مغناطیسی دارای گشتاور مغناطیسی خالص مثبت هستند ولی این گشتاورها خلاف جهت هم بوده و یکدیگر را خنثی می­کنند. پادفرومغناطیس­ها در دمایی موسوم به دمای نیل[2] که آن را با  نشان می­دهند، در اثر آشفتگی حرارتی رفتار پارامغناطیس دارند. در دماهای پایین­تر از دمای نیل با افزایش دما قابلیت مغناطیسی آن­ها افزایش می­یابد. دمای نیل دمایی است که در آن خواص مغناطیس­زدا در جسم به حداقل رسیده­اند. در این مواد  عددی مثبت و بین  تا  است.  به طرز خاصی به دما وابسته است. با افزایش دما از صفر مطلق،  به­طور یکنواخت زیاد می­شود.  در دمای نیل به حداکثر مقدار خود می­رسد. با افرایش دما از دمای نیل مقدار  از قانون کوری پیروی کرده و کاهش می­یابد. در این مواد معمولاً دو شبکه فری­مغناطیس وجود دارد به قسمی که گشتاور مغناطیسی حوزه­های متعلق به هرکدام از دو شبکه مزبور پادموازی بوده و اثر مغناطیس هم را از بین می­برند[13].