ساخت تثبیت‌کننده زیست تخریب‌پذیر برای ترمیم استخوان در دانشگاه امیرکبیر

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، سمیه اباذری سیوندی دانش آموخته مقطع دکتری دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی و ساخت تثبیت کننده های استخوانی زیست تخریب پذیر نانوکامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی جهت کاربردهای ارتوپدی» روز چهارشنبه دراین باره 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، پیچ ها و صفحات تثبیت کننده استخوان استفاده شده اند.

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

اباذری تاکید کرد:‌ در دو دهه اخیر تحقیقات گسترده ای 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 گسترده ای از کاربردهای پزشکی متمرکز شده است.

وی ادامه داد: فلزات زیست تخریب پذیر پشتیبانی ساختاری مورد نیاز را برای بافت میزبان فراهم می کنند، درون تن به تدریج تخریب می شوند و بعد از کامل کردن وظیفه خود که کمک به ترمیم بافت است، به طور کامل از بین می روند.

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

این محقق خاطر نشان کرد: با توجه به مزایای بیان 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.

اباذری گفت: تولید پیچ و پین های کامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات نانوگرافنی برای ترمیم استخوان های شکسته، موجب حذف جراحی ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن پس ترمیم بافت آسیب دیده و سبب کاهش اضطراب و استرس بیمار و عفونت های استخوانی حین عمل می شود.

وی خاطر نشان کرد: در نهایت با تولید این پیچ و پین ها در کشور امکان صرفه جویی ارزی فراهم شده و دستاوردی جدید در صنعت پزشکی کشورمان محسوب می شود.

این محقق درباره ویژگی های طرح گفت: در واقع تجزیه پیوسته و آهسته این تثبیت کننده استخوانی با سرعت مناسب موجب شده است همزمان با ناپدید شدن ایمپلنت در اثر تجزیه شدن، استخوان جدیدی نیز شکل گیرد و 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 دو سال 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 درخصوص مزیت های رقابتی طرح گفت: منیزیم دارای خواص ویژه ای مانند نسبت استحکام به وزن بالا، وزن مخصوص پایین و زیست سازگار است. آلیاژهای منیزیم، به دلیل زیست تخریب پذیری و استحکام بالا، انقلابی در کاربردهای ارتوپدی برای ساخت قطعات فلزی زیست تخریب پذیر است.

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 باکتری های «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.

این محقق درباره کاربردهای پروژه گفت: این نانوکامپوزیت به عنوان پیچ، پین و پلاک های تثبیت کننده برای ترمیم استخوان آسیب دیده بدن کاربرد دارد.

این طرح با راهنمایی دکتر علی 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 آن ها در مجله با عنوان "Magnesium and alloys" با ضریب تأثیر ۱۱.۸ منتشر شده است.