ملاحظاتی در رابطه با فلزات زیست سازگار

ملاحظاتی در رابطه با فلزات زیست سازگار

انتخاب و طراحی یک زیست ماده به عملکرد ویژه­ی آن در پزشکی بستگی دارد. توسعه زیست مواد جدید نیازمند مجموعه ­ای از تلاش­ها و مطالعات از سوی مهندسین، دانشمندان، پاتولوژیست، مهندسین پزشکی و کلینک­ هاست. کاشتنی­ های فلزی به کار رفته در بافت استخوان  باید ویژگی­ های مهمی را در برداشته باشد تا برای مدت زمان طولانی بدون پاسخ منفی به طور ایمن و به درستی عمل کند.

ملاحظات مهم در رابطه با کاشتنی­ ها در پزشکی عبارت از موارد زیر است:

• زیست­ سازگاری یا عدم سمیت
• مقاومت به خوردگی
• مقاومت به سایش
• همبندی با استخوان

به همه ی این مواد در ادامه پرداخته می شود.

1. زیست ­سازگاری آلیاژ

یک کاشتنی، در ارتباط نزدیک با بافت زنده به کار می­رود و بنابراین بسیار مهم است که از عدم وجود اثرات مخرب مواد کاشتنی اطمینان حاصل شود.  بنابر گفته ویلیامز، همه­ی ویژگی های کاشتنی­ها به ارتباط با بافت و سلول­ها وابسته است که زیست­سازگاری نامیده می­شود. ضروریات زیست­ سازگاری پیچیده سختگیرانه است و تغییر در کاربرد خاص پزشکی، به رهایش یون­های فلزی منجر می­شود. . بنابراین فلزاتی باید مورد استفاده قرارگیرند که منجر به برانگیختن هیچ گونه واکنش حساسیتی یا التهابی در بدن نشوند. عناصر  آلیاژهای فلزی زیست سازگار، باید حتی الامکان خنثی باشد تا در صورت فروشویی (leaching) از فلز منجر به سمیت نشوند. اگرچه توجه به این نکته حائز اهمیت است که هر عنصر در مقادیری بیش از حد معین خود، ممکن است باعث سمیت سلولی گردد.

2. مقاومت به خوردگی مواد کاشتنی

بر اساس مطالعات سینگ و همکارانش، یکی از مهم­ترین فاکتورها در انتخاب فلزات زیست ­سازگار، مقاومت به خوردگی آن­­ها است. محیط سیالات بدن بسیار خورنده است و موجب رهایش ناخواسته یون­های فلزی می­ شود. خوردگی می­ تواند عمر مفید یک کاشتنی را کاهش دهد. یون­های فلزی می­توانند در اطراف بافت باقی بمانند یا حرکت کرده و به سایر نقاط بدن بروند. به طور مثال رهایش یون آلومینیوم از ایمپلنت اورتوپدی از جنس آلیاژ تیتانیومی Ti6Al-4V منجر به مشکلاتی در سیستم عصبی می­شود. ایده آل برای یک کاشتنی این است که آزادشدن یون ­ها به حدی کم باشد تا عمر سرویس­ دهی کاشتنی ­های تخریب ناپذیر به بالای 30 سال برسد.

3. مقاومت به سایش

در انتخاب هر ماده، سایش مشکلی قابل پیش­ بینی به ویژه در مفاصل است. از دست رفتن عملکرد کاشتنی، نتیجه­ ای از ضریب اصطکاک بالا یا مقاومت به سایش پایین است. ذرات ریز ناشی از سایش، به آسیب ­های جدی از جمله تجمع در بافت و ایجاد جراحت و بریدگی منجر می ­شود. از طرفی اصطکاک، شرایط خوردگی را بدتر می­کند. شرایط سایش، در مفاصل زانو و هیپ بسیار حاد است و به همین دلیل تست ­های شبیه ­سازی سایش در حال حرکت و ایستاده با آزمون­ های ویژه مورد بررسی قرار گرفته است. نوع حرکت مفصل در نوع سایش موثر است.

4. همبندی با استخوان

همبندی با استخوان، برای اتصال مناسب کاشتنی به بافت استخوانی و بازگشت عمکرد بافت الزامی است و از لقی جلوگیری می ­نماید. فلزات عموما زیست ­خنثی بوده و پس از جای گذاری در بافت، تشکیل لایه ­ای از بافت فیبروز را در پی خواهد داشت. اگر ضخامت لایه فیبروز از حد بهینه بیشتر شود، مادامی که کاشتنی در بدن قرار دارد التهاب، ادامه یافته و کاشتنی فاقد عملکرد مطلوب خواهد بود.

در نهایت نکته حائز اهمیت این است که فلزات برای بهبود عملکرد­های ذکر شده به تنهایی، مؤثر نیست. لذا مهندسی سطح مناسب، با توجه به عملکرد  و موضع بافت، از الزامات کاشتنی ­های فلزی به شمار می آید.