جام جم آنلاين: حتما تا به حال با افرادي مواجه شدهايد كه در اثر يك حادثه، دچار شكستگي استخوان شده باشند. در چنين مواردي معمولا پزشكان براي ترميم و به اصطلاح جوش خوردن استخوان شكسته از يك ايمپلنت استفاده ميكنند.
در حقيقت ايمپلنتها همان چيزي هستند كه از گذشتههاي دور تحت عنوان پلاتين از آن نام برده ميشد، اما برخلاف آنچه به نظر ميرسد ايمپلنتهاي فلزي در اغلب موارد از جنس فلزاتي به غير از فلز پلاتين هستند. اين قطعات كه در محل شكستگي قرار ميگيرند از آلياژهايي ساخته ميشوند كه در محيط بدن كمتر دچار خوردگي ميشوند و علاوه بر اين يونهاي فلزي كمتري را در بدن آزاد ميكنند چراكه در غير اين صورت بدن، اين جسم خارجي را نپذيرفته و اين نوع ايمپلنت توسط بدن پس زده خواهد شد.
به همين علت معمولا در تهيه ايمپلنتها از فولاد زنگنزن و آلياژهايي نظير تيتانيوم و كبالت استفاده ميشود. ويژگي منحصر به فرد اين آلياژها اين است كه هيچ واكنشي با بافت زنده نشان نداده و توسط بدن ما انسانها پس زده نخواهند شد. البته بايد توجه داشت موادي كه به عنوان نوعي پوشش در سطح اين آلياژها قرار ميگيرند نقش بسيار مهمي در تقويت آنها خواهند داشت، اما در سالهاي اخير افزايش قيمت اين فلزات و همچنين پيامدهاي ناشي از كاربرد اين فلزات در تهيه ايمپلنتها مانند سايش استخوانهاي مجاور يا فرسايش بافت مجاور در نتيجه وزن بالايي كه دارند موجب شده است كه مطالعات و تحقيقات گستردهاي براي يافتن جايگزيني مناسب براي اين نوع آلياژها انجام شود. با توجه به اهميت اين موضوع گروهي از محققان دانشگاه تربيت مدرس تحقيقاتي را درباره استفاده از مواد سراميكي بيواكتيو در ساخت ايمپلنتها با هدف تسريع در فرآيند ترميم استخوان و همچنين كاهش پيامدهاي ناشي از استفاده ايمپلنتها در بيماراني كه دچار شكستگيهاي استخواني شده انجام دادهاند كه با نتايج موفقيتآميزي نيز همراه بوده است.
ايمپلنتهاي سازگار با بافت زنده
به گفته مهندس مصطفي ميلاني، دانشآموخته كارشناسي ارشد مهندسي مواد دانشگاه تربيت مدرس و مجري اين طرح تحقيقاتي يكي از بهترين جايگزينها براي آلياژهاي فلزي در ايمپلنتها كه به خوبي قابليتهاي خود را نشان داده است، سراميكها هستند. سراميكها دستهاي از موادي هستند كه از اكسيدهاي فلزات مختلف تشكيل شدهاند و معمولا نيز دماي ذوب بالايي دارند. سراميكهايي كه از آنها براي ساخت ايمپلنتها استفاده ميشود بايد زيستسازگار باشند يعني بايد با بافت زنده، سازگاري داشته باشند و موجب ايجاد حساسيت در بدن نشوند، بنابراين تنها از گروه خاصي از تركيبات اكسيدي كه از چنين قابليتي برخوردار باشند ميتوان براي اين كار استفاده كرد. در سالهاي اخير سراميكهايي توليد شدهاند كه علاوه بر اين كه توسط بدن پس زده نميشوند داراي خاصيت زيست فعالي نيز هستند. اين خاصيت سبب ميشود كه وقتي اين ايمپلنتها در بدن قرار ميگيرند بتوانند به فرآيند تشكيل استخوان در محل شكستگي كمك كنند. يعني اگر در حالت عادي استخوان بعد از يك دوره يك ماهه ترميم ميشود با استفاده از اين تركيبات جديد ميتوان دوره درمان را حتي به يك هفته نيز كاهش داد. اين مواد نوتركيب را سراميكهاي بيواكتيو مينامند و تا به حال تركيبات متعددي از آنها معرفي شده است كه مدت زمان شروع جوانه زدن تركيبات استخواني روي اين سراميكها وجه تمايز آنها از يكديگر است. محققان همواره در تلاش هستند تا اين زمان را تا جاي ممكن كاهش دهند. در اين راستا و براي ساخت يك تركيب با مدت زمان جوانهزني كم، در دانشگاه تربيت مدرس مطالعاتي انجام شد كه نتيجه آن توليد يك نوع ماده سراميك زيست فعال به روش سل ـ ژل بود. روش سل ـ ژل روشي است كه در آن با استفاده از تركيبات آبي آلكوكسيدي و در يك محيط آبي يا الكلي، محلولي توليد ميشود كه با خشك شدن اين محلول و خروج حلال يك تركيب سراميكي توليد خواهد شد. ويژگي اين روش اين است كه در دماي پايين ميتوان سراميكهايي توليد كرد كه دماي ذوب آنها بسيار بالا و حتي بيشتر از 1000 درجه سانتيگراد است. يكي از ديگر ويژگيهاي اين روش اين كه تركيب توليد شده، خالص و به دور از هر گونه آلودگي خواهد بود.
كاهش عوارض درماني در شكستگيها
نتايج به دست آمده از قرارگيري تركيب سراميكي جديد در پلاسماي بدن نشان داد كه اين تركيب ميتواند نقش بسيار مهمي در تشكيل بافتهاي استخواني روي سراميك، در مدت زمان بسيار كوتاه يعني تنها يك روز پس از قرار گرفتن اين تركيب سراميكي در پلاسما داشته باشد. يعني هيدروكسي آپاتاتيت بعد از يك روز كاملا روي سطح سراميك ديده ميشد كه اين مشاهدات نشان ميداد كه با قرارگيري ايمپلنتهاي سراميكي با اين تركيب در بدن ميتوان به ترميم بافت استخواني در مدت زمان كمتري اميدوار بود.
نكته: ايمپلنتها همان چيزي هستند كه از گذشتههاي دور تحت عنوان پلاتين از آن نام برده ميشد اما برخلاف آنچه به نظر ميرسد ايمپلنتهاي فلزي در اغلب موارد از جنس فلزاتي به غير از فلز پلاتين هستند
ويژگي ديگر بافت تشكيل شده، چسبندگي آن به سطح است. اين ويژگي از اين نظر حائز اهميت است كه مشكلات ناشي از شل شدن ايمپلنتها در محل شكستگي كه از مهمترين عوارض جانبي ناشي از استفاده از ايمپلنتها در درمان شكستگيهاي استخواني است را به حداقل ميرساند. شل شدن ايمپلنت در محل شكستگي اغلب با عوارضي مانند درد در ناحيه كاشت ايمپلنت يا عدم اتصال بافت استخواني همراه خواهد بود كه انجام بسياري از كارهاي روزمره را براي فرد بيمار غيرممكن ميسازد. به همين علت اگر بافت تشكيل شده در محل شكستگي از چسبندگي كافي به سطح برخوردار باشد ميتوان اميدوار بود كه ايمپلنت از استحكام بيشتري برخوردار بوده و فرد بيمار با مشكلاتي نظير شل شدن ايمپلنت در محل شكستگي استخواني مواجه نشود.
تسريع فرآيند ترميم استخوانها
ميلاني در ادامه افزود كه در اين طرح تحقيقاتي درصدهاي مختلفي از زير كونيا به تركيب اوليه اضافه شد تا به اين ترتيب تاثير افزايش اين ماده در افزايش خاصيت بيواكتيويته يا زيست فعال بودن ايمپلنت مورد بررسي قرار گيرد. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه در ميان تركيبات مختلف تركيبي كه در آن از اكسيد زيركونيوم استفاده نشده بود هيدروكسي آپاتاتيت كه از نشانههاي ترميم بافت استخواني است پس از 7 روز تشكيل ميشود و اين در حالي است كه با افزودن زيركونيوم تا 10 درصد، مدت زمان جوانهزني هيدروكسي آپاتاتيت به ميزان قابل توجهي كاهش يافته و پس از گذشت مدت زماني كمتر از يك روز نخستين نشانهها و علائم ترميم بافت استخواني در محل كاشت ايمپلنت نمايان شد. علاوه بر اين، در اين طرح تحقيقاتي از اين تركيب سراميكي به عنوان يك نوع پوشش روي ايمپلنتهاي فولادي استفاده شد. بررسي خواص اين ايمپلنتها از نظر خواص بيواكتيويته يا ميزان زيست فعال بودن آنها و همچنين بررسي آنها از نظر مقاومت اين نوع ايمپلنتها به خوردگي نشان داد كه با قرار گرفتن اين نوع پوششها روي زير لايه فولادي، مقاومت فولاد در برابر خوردگي تنها پس از گذشت يك روز در نخستين روز آزمايش حدود 200 درصد افزايش يافت و اين در حالي است كه از سوي ديگر، خاصيت بيواكتيويته فولادي كه از مقاومت قابل توجهي در برابر خوردگي برخوردار است نيز با قرار گرفتن اين پوشش در سطح آن نسبت به زماني كه از فولاد خالص و بدون داشتن هرگونه پوششي در ساخت ايمپلنتها استفاده ميشد به ميزان قابل توجهي افزايش پيدا كرد. به گونهاي كه بعد از گذشت 3 روز هيدروكسي آپاتاتيت يا به عبارتي نخستين نشانههاي تشكيل بافت استخواني و ترميم استخوان آسيبديده در محل شكستگي نمايان شد. در حالي كه اگر در ساخت ايمپلنتها تنها از فولاد خالص استفاده شود حتي پس از گذشت 14 روز نيز نشاني از تشكيل شدن هيدروكسي آپاتاتيت ديده نميشود.
ميلاني در پايان خاطرنشان كرد با بررسي نمودارها و اطلاعات به دست آمده در اين آزمايشات ميتوان به اين نتيجه رسيد كه ايجاد اين پوشش روي فولاد ضدزنگ سبب تشكيل يك لايه مقاوم الكتريكي بر سطح ميشود كه اين لايه از خروج الكترونها و در نتيجه يونها جلوگيري خواهد كرد و طول عمر ايمپلنتهاي فولادي نيز در بدن افزايش پيدا خواهد كرد. به اين ترتيب ميتوان اميدوار بود كه با استفاده از اين روش بتوان ايمپلنتهايي را توليد كرد كه علاوه بر اين كه از دوام بيشتري در مقايسه با ايمپلنتهاي قبلي برخوردار باشند، موجب تسريع فرآيند تشكيل استخوان در اطراف ايمپلنت شده و به اين ترتيب زمان انجام فرآيند ترميم استخوانها در افرادي كه دچار شكستگيهاي استخواني شدهاند را به حداقل ممكن برسانند.
فرانك فراهاني جم / جام جم