تثبیت کننده‌های زیست تخریب پذیر استخوانی ساخته شد/ کاربرد در جراحی‌های ارتوپدی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو،  سمیه اباذری سیوندی، دانش آموخته مقطع دکتری دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی و ساخت تثبیت کننده‌های استخوانی زیست تخریب پذیر نانوکامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی جهت کاربرد‌های ارتوپدی» گفت: مواد فلزی مختلف مانند فولاد‌های زنگ نزن و آلیاژ‌های تیتانیم به دلیل خواص مکانیکی عالی، مقاومت خوردگی خوب و زیست سازگاری مناسب در کاربرد‌های مختلف زیست پزشکی مانند جایگزین مفاصل، پیچ‌ها و صفحات تثبیت کننده استخوان استفاده شده اند.

وی افزود: با این حال، اثر سپر تنشی ناشی از بالاتر بودن مدول الاستیک آن‌ها نسبت به استخوان طبیعی و غیرتخریب پذیر بودن در محیط فیزیولوژیکی بدن از معایب اصلی این مواد است.

اباذری با تاکید بر اینکه در دو دهه اخیر تحقیقات گسترده‌ی برای کاهش میزان خوردگی مواد زیستی فلزی در محیط فیزیولوژی بدن انسان انجام شده است. با این حال، تحقیقات اخیر در مهندسی بافت استخوان به سمت توسعه مواد زیست تخریب پذیر برای محدوده گسترده‌ای از کاربرد‌های پزشکی متمرکز شده است، گفت: فلزات زیست تخریب پذیر پشتیبانی ساختاری مورد نیاز را برای بافت میزبان فراهم می‌کنند، درون تن به تدریج تخریب می‌شوند و سپس بعد از کامل کردن وظیفه خود که کمک به ترمیم بافت است، به طور کامل از بین می‌روند.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، آلیاژ‌های منیزیم بدلیل زیست سازگاری خوب، قابلیت زیست تجزیه پذیری عالی و قابلیت استخوان سازی در محیط فیزیولوژیکی بدن مورد قابل کاربرد باشند.

این محقق خاطر نشان کرد: با توجه به مزایای اشاره شده استفاده از این دسته از مواد به عنوان تحولی در مواد زیستی فلزی برای کاربرد در تجهیزات پزشکی و مهندسی بافت استخوان شناخته شده اند.

وی گفت: تولید پیچ و پین‌های کامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات نانوگرافنی جهت ترمیم استخوان‌های شکسته، موجب حذف جراحی ثانویه جهت خروج ایمپلنت از بدن پس ترمیم بافت آسیب دیده و سبب کاهش اضطراب و استرس بیمار و عفونت‌های استخوانی حین عمل می‌شود.

وی خاطر نشان کرد: نهایتاً با تولید این پیچ و پین‌ها در کشور امکان صرفه جویی ارزی فراهم شده و دستاوردی جدید در صنعت پزشکی کشورمان محسوب می‌شود.

وی با اشاره ویژگی‌های طرح گفت: در واقع تجزیه پیوسته و آهسته این تثبیت کننده استخوانی با سرعت مناسب موجب شده است که همزمان با ناپدید شدن ایمپلنت در اثر تجزیه شدن، استخوان جدیدی نیز شکل گیرد. همچنین پس از یک سال به صورت کامل و ایمن از بدن دفع شوند.

وی با بیان اینکه این طرح نمونه داخلی ندارد و اولین نمونه پیچ منیزیمی در سال ۲۰۱۳ با نام تجاری مگنزیکس وارد بازار شد، گفت: این نوع کاشتنی بعد از یک یا دوسال از زمان قرارگیری در بدن به طور کامل از بین رفت. ماده کاشتنی مگنزیکس، به عنوان اولین ماده کاشتنی زیست تخریب پذیر برای استفاده در کاربرد‌های پزشکی شناخته شده است.

اباذری با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: منیزیم دارای خواص ویژه‌ای مانند نسبت استحکام به وزن بالا، وزن مخصوص پایین و زیست سازگار می‌باشد. آلیاژ‌های منیزیم، به دلیل زیست تخریب پذیری و استحکام بالا، انقلابی در کاربرد‌های ارتوپدی برای ساخت قطعات فلزی زیست تخریب پذیر محسوب می‌شوند.

وی گفت: برای بهبود خواص مکانیکی از آلیاژسازی و ساخت نانوکامپوزیت به روش متالورژی پودر استفاده شد. به کارگیری ترکیبات گرافنی عملکرد آنتی باکتریال ایمپلنت تثبیت کننده را به میزان قابل توجهی در برابر باکتری‌های «E.Coli» و «S. aureus» افزایش می‌دهد. همچنین مطالعات سلولی با استفاده از استئوبلاست‌ها نشان داد افزودن ترکیبات گرافنی، میزان سازگاری سلولی تثبیت کننده را افزایش می‌دهد. استئوبلاست به یاخته‌هایی گفته می‌شود که استخوان‌های جدید را می‌سازند.

وی با اشاره به کاربرد‌های پروژه گفت: این نانوکامپوزیت به عنوان پیچ، پین و پلاک‌های تثبیت کننده جهت ترمیم استخوان آسیب دیده بدن کاربرد دارد.

گفتنی است، این طرح با راهنمایی آقایان دکترعلی شمسی پورعضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دکتر حمیدرضا بخششی راد عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد و همچنین همکاری دانشگاه صنعتی نروژ اجرایی و به نتیجه رسیده است. یافته‌های این کار پژوهشی منحصربفرد تا کنون در قالب چهار مقاله در مجلات معتبر چارک اول (Q۱) به چاپ رسیده است که یکی از آن‌ها در مجله با عنوان "Magnesium and alloys" با ضریب تأثیر ۱۱.۸ منتشر گردیده است.