حتما تا به حال با افرادی مواجه شده اید كه در اثر یك حادثه، دچار شكستگی استخوان شده باشند. در چنین مواردی معمولا پزشكان برای ترمیم و به اصطلاح جوش خوردن استخوان شكسته از یك ایمپلنت استفاده می كنند.

در حقیقت ایمپلنت ها همان چیزی هستند كه از گذشته های دور تحت عنوان پلاتین از آن نام برده می شد، اما برخلاف آنچه به نظر می رسد ایمپلنت های فلزی در اغلب موارد از جنس فلزاتی به غیر از فلز پلاتین هستند. این قطعات كه در محل شكستگی قرار می گیرند از آلیاژهایی ساخته می شوند كه در محیط بدن كمتر دچار خوردگی می شوند و علاوه بر این یون های فلزی كمتری را در بدن آزاد می كنند چراكه در غیر این صورت بدن، این جسم خارجی را نپذیرفته و این نوع ایمپلنت توسط بدن پس زده خواهد شد.به همین علت معمولا در تهیه ایمپلنت ها از فولاد زنگ نزن و آلیاژهایی نظیر تیتانیوم و كبالت استفاده می شود.

ویژگی منحصر به فرد این آلیاژها این است كه هیچ واكنشی با بافت زنده نشان نداده و توسط بدن ما انسان ها پس زده نخواهند شد.

البته باید توجه داشت موادی كه به عنوان نوعی پوشش در سطح این آلیاژها قرار می گیرند نقش بسیار مهمی در تقویت آنها خواهند داشت، اما در سال های اخیر افزایش قیمت این فلزات و همچنین پیامدهای ناشی از كاربرد این فلزات در تهیه ایمپلنت ها مانند سایش استخوان های مجاور یا فرسایش بافت مجاور در نتیجه وزن بالایی كه دارند موجب شده است كه مطالعات و تحقیقات گسترده ای برای یافتن جایگزینی مناسب برای این نوع آلیاژها انجام

شود.

با توجه به اهمیت این موضوع گروهی از محققان دانشگاه تربیت مدرس تحقیقاتی را درباره استفاده از مواد سرامیكی بیواكتیو در ساخت ایمپلنت ها با هدف تسریع در فرآیند ترمیم استخوان و همچنین كاهش پیامدهای ناشی از استفاده ایمپلنت ها در بیمارانی كه دچار شكستگی های استخوانی شده انجام داده اند كه با نتایج موفقیت آمیزی نیز همراه بوده است.

ایمپلنت های سازگار با بافت زنده

به گفته مهندس مصطفی میلانی، دانش آموخته كارشناسی ارشد مهندسی مواد دانشگاه تربیت مدرس و مجری این طرح تحقیقاتی یكی از بهترین جایگزین ها برای آلیاژهای فلزی در ایمپلنت ها كه به خوبی قابلیت های خود را نشان داده است، سرامیك ها هستند.

سرامیك ها دسته ای از موادی هستند كه از اكسیدهای فلزات مختلف تشكیل شده اند و معمولا نیز دمای ذوب بالایی دارند.

سرامیك هایی كه از آنها برای ساخت ایمپلنت ها استفاده می شود باید زیست سازگار باشند یعنی باید با بافت زنده، سازگاری داشته باشند و موجب ایجاد حساسیت در بدن نشوند، بنابراین تنها از گروه خاصی از تركیبات اكسیدی كه از چنین قابلیتی برخوردار باشند می توان برای این كار استفاده كرد.

در سال های اخیر سرامیك هایی تولید شده اند كه علاوه بر این كه توسط بدن پس زده نمی شوند دارای خاصیت زیست فعالی نیز هستند.

این خاصیت سبب می شود كه وقتی این ایمپلنت ها در بدن قرار می گیرند بتوانند به فرآیند تشكیل استخوان در محل شكستگی كمك كنند.

یعنی اگر در حالت عادی استخوان بعد از یك دوره یك ماهه ترمیم می شود با استفاده از این تركیبات جدید می توان دوره درمان را حتی به یك هفته نیز كاهش داد.

این مواد نوتركیب را سرامیك های بیواكتیو می نامند و تا به حال تركیبات متعددی از آنها معرفی شده است كه مدت زمان شروع جوانه زدن تركیبات استخوانی روی این سرامیك ها وجه تمایز آنها از یكدیگر است.

محققان همواره در تلاش هستند تا این زمان را تا جای ممكن كاهش دهند. در این راستا و برای ساخت یك تركیب با مدت زمان جوانه زنی كم، در دانشگاه تربیت مدرس مطالعاتی انجام شد كه نتیجه آن تولید یك نوع ماده سرامیك زیست فعال به روش سل ـ ژل بود. روش سل ـ ژل روشی است كه در آن با استفاده از تركیبات آبی آلكوكسیدی و در یك محیط آبی یا الكلی، محلولی تولید می شود كه با خشك شدن این محلول و خروج حلال یك تركیب سرامیكی تولید خواهد شد.

ویژگی این روش این است كه در دمای پایین می توان سرامیك هایی تولید كرد كه دمای ذوب آنها بسیار بالا و حتی بیشتر از ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد است. یكی از دیگر ویژگی های این روش این كه تركیب تولید شده، خالص و به دور از هر گونه آلودگی خواهد بود.

كاهش عوارض درمانی در شكستگی ها

نتایج به دست آمده از قرارگیری تركیب سرامیكی جدید در پلاسمای بدن نشان داد كه این تركیب می تواند نقش بسیار مهمی در تشكیل بافت های استخوانی روی سرامیك، در مدت زمان بسیار كوتاه یعنی تنها یك روز پس از قرار گرفتن این تركیب سرامیكی در پلاسما داشته باشد.

یعنی هیدروكسی آپاتاتیت بعد از یك روز كاملا روی سطح سرامیك دیده می شد كه این مشاهدات نشان می داد كه با قرارگیری ایمپلنت های سرامیكی با این تركیب در بدن می توان به ترمیم بافت استخوانی در مدت زمان كمتری امیدوار بود.

نكته: ایمپلنت ها همان چیزی هستند كه از گذشته های دور تحت عنوان پلاتین از آن نام برده می شد اما برخلاف آنچه به نظر می رسد ایمپلنت های فلزی در اغلب موارد از جنس فلزاتی به غیر از فلز پلاتین هستند

ویژگی دیگر بافت تشكیل شده، چسبندگی آن به سطح است. این ویژگی از این نظر حائز اهمیت است كه مشكلات ناشی از شل شدن ایمپلنت ها در محل شكستگی كه از مهم ترین عوارض جانبی ناشی از استفاده از ایمپلنت ها در درمان شكستگی های استخوانی است را به حداقل می رساند.

شل شدن ایمپلنت در محل شكستگی اغلب با عوارضی مانند درد در ناحیه كاشت ایمپلنت یا عدم اتصال بافت استخوانی همراه خواهد بود كه انجام بسیاری از كارهای روزمره را برای فرد بیمار غیرممكن می سازد.

به همین علت اگر بافت تشكیل شده در محل شكستگی از چسبندگی كافی به سطح برخوردار باشد می توان امیدوار بود كه ایمپلنت از استحكام بیشتری برخوردار بوده و فرد بیمار با مشكلاتی نظیر شل شدن ایمپلنت در محل شكستگی استخوانی مواجه نشود.

تسریع فرآیند ترمیم استخوان ها

میلانی در ادامه افزود كه در این طرح تحقیقاتی درصدهای مختلفی از زیر كونیا به تركیب اولیه اضافه شد تا به این ترتیب تاثیر افزایش این ماده در افزایش خاصیت بیواكتیویته یا زیست فعال بودن ایمپلنت مورد بررسی قرار گیرد.

نتایج به دست آمده حاكی از آن است كه در میان تركیبات مختلف تركیبی كه در آن از اكسید زیركونیوم استفاده نشده بود هیدروكسی آپاتاتیت كه از نشانه های ترمیم بافت استخوانی است پس از ۷ روز تشكیل می شود و این در حالی است كه با افزودن زیركونیوم تا ۱۰ درصد، مدت زمان جوانه زنی هیدروكسی آپاتاتیت به میزان قابل توجهی كاهش یافته و پس از گذشت مدت زمانی كمتر از یك روز نخستین نشانه ها و علائم ترمیم بافت استخوانی در محل كاشت ایمپلنت نمایان شد.

علاوه بر این، در این طرح تحقیقاتی از این تركیب سرامیكی به عنوان یك نوع پوشش روی ایمپلنت های فولادی استفاده شد.

بررسی خواص این ایمپلنت ها از نظر خواص بیواكتیویته یا میزان زیست فعال بودن آنها و همچنین بررسی آنها از نظر مقاومت این نوع ایمپلنت ها به خوردگی نشان داد كه با قرار گرفتن این نوع پوشش ها روی زیر لایه فولادی، مقاومت فولاد در برابر خوردگی تنها پس از گذشت یك روز در نخستین روز آزمایش حدود ۲۰۰ درصد افزایش یافت و این در حالی است كه از سوی دیگر، خاصیت بیواكتیویته فولادی كه از مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی برخوردار است نیز با قرار گرفتن این پوشش در سطح آن نسبت به زمانی كه از فولاد خالص و بدون داشتن هرگونه پوششی در ساخت ایمپلنت ها استفاده می شد به میزان قابل توجهی افزایش پیدا كرد.

به گونه ای كه بعد از گذشت ۳ روز هیدروكسی آپاتاتیت یا به عبارتی نخستین نشانه های تشكیل بافت استخوانی و ترمیم استخوان آسیب دیده در محل شكستگی نمایان شد.

در حالی كه اگر در ساخت ایمپلنت ها تنها از فولاد خالص استفاده شود حتی پس از گذشت ۱۴ روز نیز نشانی از تشكیل شدن هیدروكسی آپاتاتیت دیده نمی شود.

میلانی در پایان خاطرنشان كرد با بررسی نمودارها و اطلاعات به دست آمده در این آزمایشات می توان به این نتیجه رسید كه ایجاد این پوشش روی فولاد ضدزنگ سبب تشكیل یك لایه مقاوم الكتریكی بر سطح می شود كه این لایه از خروج الكترون ها و در نتیجه یون ها جلوگیری خواهد كرد و طول عمر ایمپلنت های فولادی نیز در بدن افزایش پیدا خواهد كرد.

به این ترتیب می توان امیدوار بود كه با استفاده از این روش بتوان ایمپلنت هایی را تولید كرد كه علاوه بر این كه از دوام بیشتری در مقایسه با ایمپلنت های قبلی برخوردار باشند، موجب تسریع فرآیند تشكیل استخوان در اطراف ایمپلنت شده و به این ترتیب زمان انجام فرآیند ترمیم استخوان ها در افرادی كه دچار شكستگی های استخوانی شده اند را به حداقل ممكن برسانند.