مهندسی سطح آلیاژهای منیزیمی زیست تجزیه پذیر برای کاربرد به عنوان ایمپلنتهای ارتوپدی
Surface Engineering of Biodegradable Magnesium Alloys for Enhanced Orthopedic Implants
ایمپلنت های ارتوپدی دائمی که از فلزات زیست–خنثی مانند فولاد ضدزنگ، آلیاژهای تیتانیم، و آلیاژهای کبالت ساخته می شوند، به تثبیت استخوان و بازیابی عملکرد آن به کار می روند. با این وجود، استیفنس مکانیکی آن ها انطباق خوببی با استخوان های طبیعی ندارد که موجب بروز مشکلاتی شده است. ایمپلنت های دائمی می توانند پس از درمان بیمار، تحت شرایط خاصی از بدن حذف شوند. در این زمینه، توسعه ایمپلنت های زیست تجزیه پذیر با خواص مکانیکی مناسب می تواند مشکلات موجود را حل کرده و نیازی به انجام جراحی برای حذف آن نخواهد بود.
آلیاژهای منیزیم برای کاربرد ایمپلنتهای بایویی در زمینه‌ی اورتوپدی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آلیاژها دارای مدول یانگ بالا، نزدیک به استخوان طبیعی، هستند و در محیط فیزیولوژی در حین فرایند درمان استخوان، تخریب می شوند. اما تا کنون از آن ها در ایمپلنت های ارتوپدی استفاده نشده است که به دلیل نرخ بالای خوردگی آن ها می باشدکه با افزایش ناگهانی غلظت یون های منیزیم باعث آسیب به بافت مجاوری نیز می شوند. خوردگی حفره این نیز در این آلیاژها رخ می دهد که که خواص مکانیکی را کاهش می دهد و در نتیجه، بایستی نرخ خوردگی و مود خوردگی ایمپلنت های آلیاژهای منیزیم اصلاح شود تا بتوان از آن ها به عنوان ایمپلنت استفاده کرد. در مقاله بسیار مهمی که در مجله معتبر Small منتشر شده است، محققین برای کنترل نرخ خوردگی و آماده سازی آلیاژهای منیزیم به عنوان ایمپلنت، از یک پوشش کامپوزیتی استفاده کرده اند.
در این پژوهش، یک پوشش کامپوزیتی زیست تخریب‌پذیر و با سازگاری بالا برای بهبود مقاومت به خوردگی روی آلیاژ AZ31 اعمال شده‌است. لایه‌ی داخلی هیدروکسید منیزیم با ساختار دوگانه‌ی میکرو-نانو است که در اثر عملیات هیدروترمال بدست آمده‌است. سپس برای اصلاح سطح از سیتریک اسید استفاده شده تا گپ زیر سطح پلیمری از بین برود. تحت تاثیر اصلاح بواسطه‌ی اسید ستریک، این پوشش ساندویچی از طریق افزایش مقاومت به سایش در سطح تماس لایه داخلی و بیرونی در برابر خوردگی مقاومت می‌کند. هر دو تست invivo و invitro نشان داد که خواص خوردگی پوشش ایجاد شده بهتر از آلیاژ AZ31 بدون پوشش است. پوشش سازگار ساندویچی یک استراتژی امیدوارکننده برای کاربرد آلیاژهای منیزیم در کاربردهای اورتوپدی است.
مهندسی مواد و متالورژی به عنوان یکی از مهم ترین شاخه های فنی مهندسی می تواند محدوده گسترده ای از مشکلات موجود را رفع کند. این مسائل شامل آلیاژسازی برای کاربردهای زیست فناوری می شود که می تواند منجر به ساخت آلیاژهای جایگزین استخوان و حتی اندام بدن مانند دست و پا شوند. توصیه می شود که دانشجویان متالورژی، فعالیت های بیشتری در زمینه آلیاژهای مورد استفاده از بدن انجام دهند چون این زمینه در آینده با اقبال فراوانی همراه خواهد شد.
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes-مترس)
