سراميكها سازگارترين مواد جهت استفاده در بدن انسان هستند
بيوسراميكها به عنوان يك زيرمجموعه از مواد سراميكي، به طور مستقيم به سلامتي انسانها مربوط هستند؛ لذا صرفنظر از منافع اقتصادي، به توجهي ويژه نياز دارند. دكتر صولتي، رئيس پژوهشكده سراميك پژوهشگاه مواد و انرژي، ضمن معرفي مواد سراميكي و بيوسراميكي، آنها را مناسبترين مواد جهت كاربرد در محيط فيزيولوژيك بدن دانست و دليل اين امر را زيستسازگاري مطلوب اين مواد در كنار خواص مكانيكي مناسب آنها ذكر كرد. متن زير حاصل گفتگوي شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (ايتان) با وي در رابطه با اين مواد است:
سوال: آقاي دكتر ضمن تشكر از وقتي كه در اختيار ما قرار داديد، لطفاً در ابتدا يك تعريف و تقسيمبندي كلي از سراميكها و حوزههاي كاربرد اين مواد داشته باشيد. دكتر صولتي: سراميكها را ميتوان به صورت مواد غيرآلي و غيرفلزي تعريف نمود كه اين يك تعريف بسيار اجمالي است و براي بعضي مقاصد كافي نيست ولي جايگاه سراميكها را نسبت به ساير مواد مهندسي مشخص ميسازد. با توجه به اين تعريف، تعدادي از تركيبات را از حوزه بسيار وسيع مواد خارج كرده و بدين ترتيب، حجم عمدهاي از مواد جامد باقيمانده را سراميك مينامند
. عموماً سراميكهاي مهندسي را از نظر تركيبي به دو دسته كلي تقسيمبندي مينمايند:
1) سراميكهاي اكسيدي
2) سراميكهاي غيراكسيدي
سراميكهاي اكسيدي به اين علت كه حجم عمدهاي از مواد سراميكي را تشكيل ميدهند در يك گروه مستقل قرار گرفتهاند و سراميكهاي غيراكسيدي نيز ميتوانند خود شامل تركيبات كاربيدي، نيتريدي، سيليسيدي، بوريدي، فسفيدي و موارد ديگر باشند.
مواد سراميكي چون دامنه بسيار وسيعي از تركيبات را از لحاظ خواص و حوزه كاربرد شامل ميشوند، لذا خواص و كاربردهاي بسيار گستردهاي دارند. به عنوان مثال براي خواص الكتريكي، سراميكهايي با خواص عايق كامل تا رساناي نستباً كامل و ابررسانا وجود دارند. به همين صورت براي خواص مغناطيسي ميتوان خصوصيات مغناطيسي كامل تا پارامغناطيس را از اين مواد انتظار داشت. محدوده خواص نوري مواد سراميكي نيز از كدر بودن كامل تا شفافيت كامل را در برميگيرد و همچنين در مورد سختي، سراميكهايي به نرمي گرافيت تا سختي الماس وجود دارند. در موارد ديگر خواص و كاربردها نيز وضعيت مشابهي براي سراميكها وجود دارد.
سوال: به نظر شما بيوسراميكها به عنوان زيرمجموعهاي از حوزه بسيار وسيع مواد سراميكي بايد چه خصوصيات و ويژگيهايي داشته باشند؟ دكتر صولتي: بيوسراميكها را ميتوان آن بخش از مواد سراميكي دانست كه كاربرد آنها در حوزه محيطهاي فيزيولوژيك مثل بدن انسان است.
محيط بدن نسبت به مواد بيگانه، محيطي بسيار سختگير ميباشد به گونهاي كه ورود يك ماده به محيط فيزيولوژيك يا محيط زنده با چالشهاي بزرگي روبرو است و بنابراين مسائل بسيار دشواري جهت طراحي و كاربرد بيومواد بر سر راه يك مهندس بيومواد وجود خواهد داشت.
وظايف دشوار زير را ميتوان از يك بيوسراميك در حين كاركرد در محيط زنده انتظار داشت
1) در محيط زنده بدن خود را حفظ نمايد و از بين نرود.
2) به بافتهاي زنده اطراف خود آسيبي نرساند.
3) عملكرد خاصي را در محيط بدن از خود نشان دهد.
4) عملكرد ماده مورد نظر با سازوكارهاي طبيعي بدن هماهنگ باشد.
اتفاقات بسياري در حين استفاده از ماده خارجي در بدن ممكن است رخ دهد كه بهترين آنها وقتي است كه تنها خود ماده آسيب ببيند و بدترين اتفاق آن است كه ماده به بافت اطراف خود آسيب برساند كه اغلب مجموعهاي از اين دو حالت اتفاق ميافتد.
حالت ايدهآل و مطلوب براي كاربرد بيومواد در بدن زماني است كه ماده كاملاً زيستسازگار بوده و بدون اينكه خود از بين برود، ضمن عملكرد مطلوب، به بافت اطراف خود نيز آسيبي نرساند.
سوال: عموماً چه تقسيمبنديهايي براي بيوسراميكها به عنوان يك زيرمجموعه مهم از بيومواد مرسوم است؟ دكتر صولتي: بيوسراميكها را معمولاً از چند زاويه ميتوان دستهبندي نمود. يكي از مهمترين روشهاي تقسيمبندي بيوسراميكها صرفنظر از ماهيت و جنس آنها، بر اساس واكنشي است كه محيط فيزيولوژيك بدن با آنها انجام ميدهد كه اين يك پارامتر بسيار مهم است. بر اين اساس بيوسراميكها را به سه دسته تقسيمبندي ميكنند:
1) بيوسراميكهاي تقريباً خنثي: موادي هستند كه با محيط بدن واكنشي نميدهند و از لحاظ شيميايي خنثي هستند. مثل اكسيدآلومينيوم، اكسيدزيركونيوم و كربن كه اين سراميكها به دليل خنثي بودن شيميايي، زيستسازگار ميباشند.
2) بيوسراميكهاي فعال: موادي هستند كه با بدن واكنش ميدهند كه اين واكنشها مخرب نيست، بلكه مثبت بوده و سازگار با بدن ميباشد. به عنوان مثال ميتوان به كلسيمفسفاتها و در راس آنها به هيدروكسي آپاتيت اشاره نمود كه مهمترين كلسيمفسفات زيستسازگار و شايد به نوعي مهمترين بيوسراميك باشد.
3) بيوسراميكهاي جذبشونده: اين دسته از مواد كه بيشتر براي تعميرات و پشتيبانيهاي موقت مورد استفاده قرار ميگيرند به دليل تركيب شيميايي خاص خود، ميتوانند در محيطهاي آبي مثل محيط بدن به اجزاي تشكيل دهنده خود تجزيه شوند ضمن اينكه مواد حاصل از تجزيه آنها در بدن خنثي و بياثر هستند. به عنوان مثال ميتوان تريكلسيمفسفات را نام برد كه اين بيوسراميك ميتواند به عنوان يك داربست موقت براي زمان مشخصي در بدن مورد استفاده قرار گيرد
از ديدگاه نحوه تثبيت قطعات كاشتني مورد استفاده در بدن نيز ميتوان بيوسراميكها را به دو دسته تقسيمبندي نمود:
الف) بيوسراميك با تثبيت شكلشناختي يا مورفولوژيكال: اين دسته از بيوسراميكها با محيط اطراف خود واكنشي نميدهند و تثبيت آنها در بدن بر اساس اصطكاك و در هم فرورفتگي خواهد بود.
ب) بيوسراميك با تثبيت بيولوژيك: اين گروه از بيوسراميكها با محيط اطراف خود واكنش ميدهند و به بافت اطراف خود ميچسبند كه ممكن است پيوند شيميايي صورت گيرد و يا تخلخلها پر شود كه به اين صورت داخل بدن تثبيت ميشوند.
سوال: به عنوان آخرين سوال اگر بخواهيم مقايسهاي بين مواد مختلفي كه به عنوان بيومتريال مورد استفاده قرار ميگيرند انجام دهيم، بيوسراميكها چه جايگاهي دارند؟ دكتر صولتي: تجربه و بررسيهاي علمي و فني نشان داده است كه سراميكها به طور ذاتي زيستسازگارترين مواد موجود ميباشند كه دليل اين امر را بايد در ماهيت تركيبات سراميكي نسبت به دو دسته ديگر مواد يعني فلزات و پليمرها جستجو كرد.
بيشتر پليمرها صرفنظر از خواص مكانيكي ضعيف، با بدن سازگار نبوده و در محيطهاي فيزيولوژيك، پايداري شيميايي مطلوبي ندارند.
فلزات عليرغم اينكه خواص مكانيكي مطلوبي دارند ولي در تماس با بافتهاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي ميشوند كه اين به دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد ميباشند. حتي فلزاتي كه خنثي به نظر ميرسند اثرات نامطلوبي در داخل بدن دارند و بدين ترتيب بيشتر فلزات از ديدگاه زيستسازگاري گزينههاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند.
در مورد سراميكها داستان به گونهاي ديگر است. بعضي از مزاياي سراميكها از ديد زيستسازگاري نسبت به مواد ديگر عبارتند از:
1) عموماً سراميكها از عناصري تشكيل ميشوند كه آن عناصر به صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن جمله ميتوان به كلسيم و فسفر اشاره نمود.
2) پيوندهاي تشكيلدهنده تركيبات سراميكي نوعاً كوالانسي و يوني ميباشند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيبات الكترون آزادي وجود ندارد و بنابراين اغلب اين مواد ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.
3) وقتي سراميكها در معرض تخريبات بيولوژيك از جانب بدن قرار ميگيرند ميتوانند از لحاظ شيميايي تا مدتهاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان ميتواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.
4) اگر بدن بتواند بنا به دلايلي بيوسراميك را تخريب كند، خطر محصولات ناشي از تخريب سراميكها به مراتب كمتر از خطر فلزات و پليمرها در بدن است.
بنابراين از مجموع اين دلايل ميتوان گفت سراميكها سازگارترين و مناسبترين مواد براي استفاده در بدن و محيط فيزيولوژيك ميباشند.
+ نوشته شده در پنجشنبه هجدهم شهریور ۱۳۸۹ ساعت 20:32 توسط بهاره
|