مواد سرامیکی قرنها است که به عنوان بخش مهمی از زندگی ما به حساب میآیند. تعریف کاملی برای سرامیک وجود ندارد ولی عموما به مواد جامدی که از مواد غیر آلی و غیر فلزی تشکیل شده باشند، سرامیک گفته میشود. سرامیکهای سنتی نظیر سیمانها، شیشهها، پرسلانها و … هستند؛ امروزه با پیشرفت علم سرامیکهای جدیدی ساخته شده که کاربردهای مختلفی دارند. این سرامیکهای جدید در زمینههای ارتباطات از راه دور، پزشکی، انرژی، حمل و نقل و … مورد استفاده قرار میگیرند. در این مقاله تصمیم داریم دربارهی سرامیکهایی صحبت کنیم که کاربردهای بیولوژیکی دارند این مواد بیوسرامیک نامیده میشوند. با ما در پیشگامان شیمی همراه باشید تا با بیوسرامیک و انواع آن آشنا شوید.
بیوسرامیک چیست
به مواد مرکبی از فلزات و غیرفلزات که با پیوندهای یونی یا کووالانسی با هم ترکیب شده باشند، بیوسرامیک (Bio-ceramic) گفته میشود. این مواد را با تقلید از طبیعت در آزمایشگاه تولید میکنند. بیوسرامیکها موادی سخت، ترد با خواص کششی بسیار ضعیف هستند اما این مواد استحکام فشار بالا، مقاومت سایشی بالا و اصطکاک پایین دارند. این ویژگیها به همراه ترکیبات شیمیایی این مواد سبب میشود تا بیوسرامیک و انواع آن با بدن انسان سازگار باشند و جایگزین مناسبی برای بازسازی و جایگزینی بافتهای سخت بدن باشند. ترکیبات شیمیایی بیوسرامیکها که باعث میشود با بدن انسان سازگاری پیدا کنند شامل یونهایی میشود که در محیط فیزیولوژیکی یافت میشوند.
انواع بیوسرامیک ها
همانطور که گفته شد هدف از نگارش این مقاله آشنایی با بیوسرامیک و انواع آن است. بیوسرامیک انواع مختلفی دارد که در ادامه به معرفی آنها میپردازیم.
بیوسرامیکهای تقریبا خنثی
یکی از انواع بیوسرامیکها، بیوسرامیکها تقریبا خنثی هستند. زمانی به این بیوسرامیکها خنثی گفته میشود که سطح مشترک بین بافت و کاشتنی فاقد هرگونه پیوند شیمیایی یا بیولوژیکی باشد. زمانیکه سطح بین بافت و کاشتنی فاقد پیوند شیمیایی است، روی کاشتنی، پوششی از بافت فیبروز وغیر چسبنده تشکیل میشود که بسته به نوع ماده و میزان حرکت سطح مشترک بافت و بیوماده، ضخامت بافت تغییر میکند. به طور کلی میتوان گفت زمانیکه به ثبات، نفوذناپذیری و عدم پاسخ فیزیولوژیکی نیاز باشد، از بیوسرامیکهای تقریبا خنثی استفاده میشود.
از انواع این بیوسرامیکها میتوان به آلومینا و زیرکونیا اشاره کرد. این مواد دارای نقطه ذوب، سختی و استحکام بالا هستند؛ علاوه بر آن این مواد پایداری شیمیایی و ابعادی بالا دارند و همچنین در مقابل فرسایش مقاومت خوبی از خود نشان میدهند. از آلومینا به طور خالص و از زیرکونیا همراه با ناخالصیهایی مانند منیزیم اکسید (برای پایداری) و کلسیم اکسید استفاده میشود.
بیوسرامیکهای بیواکتیو
بیوسرامیکهای بیو اکتیو بر خلاف بیوسرامیکهای خنثی نتیجهی یک پاسخ بیولوژیکی خاص در سطح مشترک مواد هستند که باعث تشکیل پیوند بین بافت و ماده میشود. در واقع میتوان گفت که حالت بیو اکتیو یک حد واسط بین حالتهای انحلال و غیر فعال بودن است. مواد بیو اکتیو میتوانند یک لایه هیدروکسی کربنات آپاتیت روی سطح تشکیل دهند، مواد تشکیل شده که هیدروکسی کربنات آپاتیت هستند از نظر ترکیبات شیمیایی و ساختار شبیه فاز معدنی استخوان هستند.
سرامیکهای بیو اکتیو قادر هستند سطح مشترک چسبندهای با بافت ایجاد میکنند که در برابر نیروهای مکانیکی مقاومت کنند. در بسیاری از موارد، استحکام چسبندگی سطح مشترک بیشتر یا مساوی استحام چسبندگی ماده کاشتنی یا بافت پیوند داده شده یا کاشتنی است؛ در این حالت احتمال شکست در کاشتنی یا استخوان وجود دارد ولی هیچگاه در سطح مشترک این اتفاق نمیافتد.
انواع بیوسرامیکهای بیو اکتیو وجود دارد که عبارتند از:
- شیشههای بیو اکتیو
- شیشه سرامیکهای بیو اکتیو مانند سرویتال یا شیشه سرامیکهای آپاتیت
- پلیاتیلن
- پوششهای بیو اکتیو نظیر پوشش هیدروکسی آپاتیت بر روی آلیاژ متخلخل تیتانیوم
بیوسرامیکهای زیست تخریب پذیر
بیوسرامیکهای زیست تخریب پذیر به آن دسته از مواد اطلاق میشود که پس از قرار گرفتن در بافت، بدون هیچ واکنش مخربی با بافت حل میشوند. از جمله بیوسرامیکهای زیست تخریب پذیر میتوان به کلسیم فسفاتها و کلسیم سولفاتها هستند که قابلیت جذب بالایی دارند.
کلسیم فسفاتها
این مواد از نظر ترکیبات شیمیایی شباهت زیادی به بخش معدنی استخوان دارند و همچنین دارای زیست سازگار هستند. این خاصیتها سبب میشود تا برای بازسازی استخوان بسیار مناسب باشند. حالا که با بیوسرامیک و انوع آن آشنا شدید، بهتر است با برخی از کاربردهای مهم آن در پزشکی نیز آشنا شوید.
کاربرد بیوسرامیک
آنچه تا این بخش مقاله به وضوح قابل فهم است این است که بیوسرامیک و انواع آن را میتوان در پزشکی مورد استفاده قرار داد. خاصیتهای مختلف بیوسرامیکها و سازگاری آنها با بدن انسان باعث شده تا از آن در بخشهای مختلف درمان انسانها مورد استفاده قرار بگیرد. در ادامه با کاربردهای مختلف این مواد در پزشکی آشنا خواهید شد.
کاربرد بیوسرامیک ها در مهندسی پزشکی
همانطور که میدانید مهندسی پزشکی علمی است که ابزار مختلف مورد نیاز پزشکی را در اختیار پزشکان قرار میدهد. بیوسرامیکها نیز موادی هستند که در بخشهای مختلف مورد نیاز پزشکان و دندان پزشکان قرار میگیرند. از جمله این مواد که از بیوسرامیکهای مختلف ساخته میشوند، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- دریچههای قلبی مصنوعی
- زانوی ارتوپدیک
- موادی که برای ترمیم و بازسازی جای دندان در فک بکار میروند
- مفصل ران پروستتیک
- پیهای مصنوعی
کاربرد بیوسرامیک ها در پزشکی
بیوسرامیک و انواع آن که توسط مهندسان تولید میشود مورد استفادهی جراحان قلب، پزشکان ارتوپد، دندان پزشکان و … قرار میگیرد. برخی از کاربردهای آن در پزشکی عبارتند از:
- ترمیم و بازسازی استخوانهای فک و صورت
- برای کاشت دندادن
- بازسازی و ترمیم حفره دندان
- پوشش دریچه قلب مصنوعی از کربن
- استفاده درجراحی ستون فقرات
- تعویض مفاصل ران
- ترمیم استخوان لگن خاصره
- ترمیم استخوانهای شکسته
- استفاده به عنوان کامپوزیت برای ترمیم بند و رباط بدن
- در درمان سرطان نیز از بیوسرامیکها نیز استفاده میشود
لازم است بدانید که بیوسرامیکهایی که در پزشکی مورد استفاده قرار میگیرند باید ویژگیهای زیر را داشته باشند:
- از نظر شیمیایی کاملا خنثی باشند.
- بر بافتهای مجاور اثرات مخرب نداشته باشند.
- طول عمر آنها زیاد باشد.
- استحکام بالایی داشته باشند.
- بر فرآیندهای متابولیسم بدن اثر مخرب نداشته باشند.
جمع بندی
بیوسرامیکها مواد مرکبی از فلزات و غیر فلزات هستند که با پیوند یونی یا کووالانسی تشکیل میشوند. این مواد انواع مختلفی از جمله بیوسرامیکهای تقریبا خنثی، بیوسرامیکهای فعال یا بیو اکتیو و بیوسرامیکهای زیست تخریبپذیر یا جذب شونده هستند. این مواد از آنجا که با بدن انسان سازگاری دارند در بسیاری از موارد برای جایگزینی با قسمتهای آسیب دیده بدن مانند مفاصل، دندانها و … مورد استفاده قرار میگیرند.
جهت خرید مواد اولیه سرامیک سازی و بیوسرامیک با همکاران ما در واحد فروش در ارتباط باشید.
شماره های تماس : –
