افزایش طول عمر ایمپلنت‌های استخوانی و دندانی

به گزارش بولتن نیوز، از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، ایمپلنت‌ها قطعاتی هستند که برای کمک به یکی از ارگان‌ها، درون بدن قرار داده می‌شوند. ایمپلنت‌های استخوانی و دندانی از جمله این قطعات درون‌تنی هستند. موضوع حائز اهمیت برای این قطعات، قرار گرفتن هم‌زمان در معرض محیط خورنده، بار مکانیکی و سایش است. این موضوع علت اصلی عمر محدود این قطعات به شمار می‌رود. محققان ایرانی تلاش کردند با اعمال نانو پوشش‌ها بر روی ایمپلنت‌های استخوانی و دندانی، عمر مفید این قطعات را افزایش دهند.
فرید موثق آلانق پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس، هدف از انجام این پژوهش را این‌گونه تشریح کرد: پدیده‎های سایش و خوردگی از عوامل عمده کاهش عمر ایمپلنت‎های ارتوپدی هستند. تغییر خواص ایمپلنت‎ها ناشی از این عوامل مخرب در طولانی‌مدت سبب می‎شود تا به‌منظور حفظ سلامتی شخص، جایگزینی آن‌ها انجام شود. این امر علاوه بر افزایش هزینه‎های درمان بیماران و افراد ناتوان، مستلزم اعمال جراحی سخت است. لذا امروزه افزایش عمر ایمپلنت‎های ارتوپدی از جایگاه ویژه‎ای در صنعت پزشکی روز دنیا برخوردار است. در طرح حاضر تلاش شده با اعمال یک نانوپوشش عمر این ایمپلنت‌ها بهبود یابد.
در این طرح از روش رسوب‌دهی شیمیایی فاز بخار به کمک پلاسما برای پوشش دهی ایمپلنت‌ها استفاده شده است. پوشش اعمال‌شده یک لایه سه‌جزئی متشکل از اتم‌های تیتانیم، سیلیسیم و نیتروژن (TiSiN) است. این پوشش علاوه بر اینکه خواص ضد سایش و ضدخوردگی بهتری را نسبت به پوشش‌های مشابه نشان می‌دهد، چسبندگی بالاتری نیز به زیرلایه دارد.
موثق آلانق ادامه داد: ابتدا پوشش سرامیکی TiSiN به روش رسوب شیمیایی بخار پلاسمایی پالسی بر روی سطح زیرلایه آلیاژ پزشکی از جنس Ti-6Al-4V قرار داده شد. در ادامه پوشش اعمال شده به کمک روش‌ها و تجهیزاتی همچون میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی تفنگ میدانی مشخصه یابی شد. در نهایت خواص سایشی و خوردگی قطعات پوشش داده شده مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت.
بر اساس نتایج به دست آمده، پوشش TiSiN حاوی 17/2 درصد وزنی Si نرخ سایشی تا ده برابر کمتر از زیر لایه خام از جنس آلیاژ پزشکی Ti-6Al-4V و همچنین تا سه برابر کمتر از پوشش رایج TiN دارد. از طرف دیگر اعمال پوشش TiSiN حاوی 11.3 درصد وزنی Si روی زیر لایه خام Ti-6Al-4V حدود 77% مقاومت به خوردگی آن را افزایش داد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های فرید موثق آلانق- دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس- دکتر امیر عبداله زاده و دکتر محمود علی‌اف خضرایی – اعضای هیأت‌علمی دانشگاه تربیت مدرس- و محمد عابدی- دانشجوی مقطع دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ Wear با ضریب تأثیر 2.531 (جلد 390-391، سال 2017، صفحات 93-103) منتشر شده است.