بهبود کیفیت سیمان استخوانی با نانو مواد طبیعی

مهر/ پژوهشگران ايراني موفق شدند با مواد طبيعي حاصل از استخوان گاو و فناوري نانو، کيفيت سيمان‌هاي استخواني اکريليکي که کاربرد وسيعي در ارتوپدي دارد را افزايش دهند.  پزشکان معمولا براي ثابت نگاه داشتن پروتز‌ها و مواد کاشتني در بدن بيماراني که دچار صدمات استخواني شده‌اند از ماده‌اي به نام سيمان استخواني استفاده مي‌کنند. پژوهشگران بسياري تلاش کرده‌اند که خصوصيات مکانيکي و زيستي سيمان استخواني را با استفاده ازالياف و افزودني‌هاي تقويتي و زيست سازگار بهبود بخشند. ذرات هيدروکسي آپاتيت به عنوان افزودني سازگار با استخوان يکي از اين نوع افزودني‌هاي تقويتي و زيست سازگار است که در سال‌هاي اخير تحقيقات زيادي را جهت بهبود خواص مکانيکي، زيستي، بيولوژيکي و فيزيکوشيميايي سيمان استخواني کامپوزيتيبه خود اختصاص داده است. اما اغلب اين تحقيقات با استفاده از ذرات هيدروکسي آپاتيت در ابعاد ميکرو که با فرآيندهاي شيميايي به دست آمده، انجام شده است. اين در حالي است که پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ايران دريافتند که ذرات کوچکتر در حد نانو به طور قابل توجهي نتايج را بهبود مي‌دهد. از آنجا که نانوهيدروکسي آپاتيت در استخوان و ميناي دندان نيز يافت مي‌شود، آنها تصميم گرفتند تا به جاي استفاده از موادي با منشا شيميايي، اين مواد را از استخوان گاو استخراج کنند. استخوان گاو به عنوان ماده‌‌‌ خام، طبيعي، در دسترس، ارزان‌قيمت و با توجه به شباهت ساختاري آن با استخوان انسان يکي از مناسب‌ترين گزينه‌هاي توليد پودر هيدروکسي آپاتيت است.سيمان استخوان اکريليکي يکي از مرسوم‌ترين انواع سيمان است که به طور گسترده‌اي در کاربردهاي کلينيکي و ارتوپدي به منظور اطمينان از تثبيت عضو مصنوعي در محل مورد نظر استفاده مي‌شود. مجيدرضا آيت اللهي، استاد دانشکده مهندسي مکانيک دانشگاه علم و صنعت ايران و سرپرست پروژه «ساخت سيمان استخواني جديد اکريليکي» گفت: خواص مکانيکي و زيستي سيمان استخواني اکريلکي نسبتا ضعيف است که با گذشت زمان باعث زوال در فصل مشترک سيمان- ايمپلنت يا سيمان- استخوان مي‌شود. وي ادامه داد: اين امر به عدم پايداري و شکست مکانيکي و در نتيجه واماندگي سيستم پروتز منجر مي‌ شود. ايت اللهي افزود: بررسي اثر افزودن نانو ذرات هيدروکسي آپاتيت طبيعي بر خواص مکانيکي و سايشي سيمان استخواني اصلاح شده با اين دسته از نانو ذرات، مهم‌ترين هدف اين طرح تحقيقاتي عنوان شده است. هادي اصغرزاده شيرازي، پژوهشگر ديگر اين طرح اظهار داشت: ما با انجام آزمايشهاي دندانه گذاري و خراش نانو متوجه شديم افزودن درصد معيني از نانو هيدروکسي آپاتيت به عنوان درصد بهينه باعث بهبود خواص مکانيکي و سايشي نظير سختي، چقرمگي شکست، مقاومت در برابر سايش و سختي خراش نمونه‌هاي نانو کامپوزيتي سيمان استخواني- هيدروکسي آپاتيت مي‌شود. وي عنوان کرد: هيدروکسي آپاتيت نانو ساختار با افزايش نسبت سطح به حجم، خواص مکانيکي بالاتر و زيست سازگاري مطلوب ­ تري نسبت به نمونه‌هاي «ميکرومتريدارد» و اين نکته عامل اصلي بهبود خواص مکانيکي و زيست سازگاري در سيمان استخواني ساخته شده در دانشگاه علم و صنعت ايران است. به گزارش مهر، هم‌اکنون اين پژوهشگران آزمايش‌هاي تعيين خواص مکانيکي سيمان استخواني را با موفقيت پشت سر گذاشته‌اند و در حال انجام آزمايش‌هاي زيست سازگاري هستند. با اتمام اين آزمايش‌ها امکان تجاري‌سازي اين ماده براي استفاده گسترده در حوزه پزشکي فراهم مي‌شود.