آلیاژی جدید که مثل استخوان در بدن طراحی شده است

دانشمندان با ترکیب آلیاژ‌های فلزی مورد استفاده برای ایمپلنت‌های پزشکی آزمایش کرده اند و به پیشرفت قابل توجهی دست یافته‌اند که منجر به تولید یک ماده زیستی با انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر سایش طراحی شده است.

آلیاژ فوق الاستیک جدید تیم تحقیقاتی بر برخی از مسائل ایمنی کلیدی غلبه کرده و نوعی بازیابی فشار و دوام مورد نیاز برای توقف‌های طولانی مدت در بدن انسان را ارائه می‌دهد.

آلیاژ فلزی جدید دست ساز دانشمندان دانشگاه توهوکو ژاپن است که به بررسی برخی از مسائل کلیدی پیرامون مواد زیستی که در حال حاضر برای ایمپلنت‌های پزشکی استفاده می‌شود، پرداخته اند. این‌ها ممکن است به عنوان بخشی از جایگزینی مفصل ران یا زانو استفاده شوند، اگرچه مواد فلزی مورد استفاده امروزه سفت‌تر از استخوان هستند که می‌تواند منجر به آتروفی استخوان یا از دست دادن تراکم استخوان شود. در همین حال، مواد منعطف تر، مقاومت در برابر سایش خود را در طول زمان از دست می‌دهند.

آلیاژ‌های فلزی فوق الاستیک موجود که معمولاً در استنت‌ها و سیم‌های ارتودنسی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به عنوان راهی برای عبور از این خط بین دوام و انعطاف‌پذیری نشان داده‌اند، اما آن‌ها حاوی نیکل هستند که خطر واکنش‌های آلرژیک را به همراه دارد. دانشمندان نتوانسته‌بودند نسخه‌هایی بدون نیکل تولید کنند تا اینکه آلیاژ فوق‌الاستیسیته فعلی را ارائه دادند.

این طراحی شامل تمرکز بر ایده‌ای است که به عنوان مدول یانگ شناخته می‌شود، که معیاری است برای اینکه چگونه یک ماده می‌تواند به راحتی کشیده شود و تغییر شکل دهد، همانطور که ساختار کریستالی آن تعیین می‌شود. یک ماده انعطاف پذیر دارای مدول یانگ پایین و یک ماده سفت دارای مدول یانگ بالا است. این تیم به دنبال کاهش فاصله مدول یانگ بین استخوان انسان و فلز مورد استفاده برای ایمپلنت‌های پزشکی بود.

این آزمایش‌ها منجر به ایجاد یک آلیاژ فوق الاستیک جدید انعطاف‌پذیر و سخت مبتنی بر کروم شد که نرخ بازیابی خم شدگی دو برابر آلیاژ‌های تجاری نیکل-تیتانیوم را در ۱۷ درصد نشان داد. در عین حال، مدول یانگ بسیار کم بود، با آلیاژی که انعطاف پذیری مشابه استخوان انسان را ارائه می‌کرد.

یکی از محققان گفت: ما می‌دانستیم که کروم دارای مقاومت خورنده قوی است، اما الاستیسیته بالا، انعطاف پذیری و مقاومت سایشی قابل توجه مواد مبتنی بر کبالت کروم ما را شگفت زده کرد.

دانشمندان به این نتیجه رسیدند که این ماده زیستی جدید یک انتخاب امیدوارکننده برای کاربرد‌های زیست پزشکی است.

این تحقیق در مجله Advanced Materials منتشر شد.

منبع: سایت نیواطلس منتشره از دانشگاه توهوکو