به گزارش ثریا - مطالعهای که در مجله نیچر منتشر شده نشان میدهد که بزرگتر کردن ساختارهای ریز درون فلز که به آنها «دانه» گفته میشود و نه کوچکتر کردن آنها، منجر به تولید ایمپلنتهای زیستتجزیهپذیری میشود که تقریبا دو برابر قویتر از پیچها و صفحات مبتنی بر منیزیم هستند که هماکنون در جراحیهای ارتوپدی به کار میروند. این مواد قویتر در دمای بدن پایداری بیشتری پیدا میکنند، و این مشکل مهم دوام پایین را که سالها مانع از استفاده گسترده ایمپلنتهای حلشونده شده بود، برطرف میکنند.
به نقل از اساف، قانون هال-پچ (Hall-Petch) که از اصول بنیادین علم مواد است، بیش از ۷۰ سال راهنمای مهندسی متالورژی بوده است. اما این کشف، چشماندازهای جدیدی را برای بیمارانی که به ترمیم استخوان نیاز دارند ولی مایل به تحمل عوارض و جراحیهای اصلاحی ناشی از ایمپلنتهای دائمی نیستند، باز میکند.
تاثیر این فناوری برای بیماران
در حال حاضر، زمانی که فرد دچار شکستگی استخوان میشود که نیاز به جراحی دارد، پزشکان معمولا از پیچها و صفحات فولادی ضدزنگ یا تیتانیومی استفاده میکنند. این ایمپلنتها مؤثر هستند، اما بهصورت دائمی در بدن باقی میمانند و ممکن است مشکلاتی مانند تحلیل استخوان در اطراف محل ایمپلنت یا شلشدگی ایجاد کنند که نیاز به جراحی مجدد دارد.
ایمپلنتهای زیستتجزیهپذیر به استخوان کمک میکنند تا بهبود یابد و پس از آن بهطور ایمن در بدن حل میشوند و نیازی به جراحی برای خارجکردن آنها نیست. بااینحال، گزینههای کنونی که از آلیاژهای منیزیم ساخته شدهاند، نسبتا ضعیف هستند و فقط در قسمتهایی از بدن که بار زیادی را تحمل نمیکنند قابل استفادهاند.
آلیاژهای روی جدیدی که توسط محققان توسعه یافتهاند، دارای مقاومت فشاری بیش از ۴۰۰ مگاپاسکال هستند؛ عددی قابلمقایسه با فولاد ضدزنگ پزشکی با استحکام بالا. این یعنی که آنها میتوانند در محلهایی که بار زیادی تحمل میشود مانند شکستگیهای اصلی استخوان به کار روند.
راز قدرت این فلز جدید چیست؟
محققان با آلیاژهای روی-منیزیم کار میکردند، زمانی که متوجه شدند نمونههایی که دانههای بزرگتری دارند، در آزمایشهای مقاومت عملکرد بهتری نسبت به نمونههای دارای دانههای کوچکتر نشان میدهند.
برای درک این پدیده، پژوهشگران نمونههایی با اندازه دانهای بین ۱۱ تا ۴۷ میکرومتر را مورد بررسی قرار دادند. با استفاده از میکروسکوپهای الکترونی پیشرفته و آزمایشهای فشاری، مشخص شد که نحوهی تغییر شکل فلز بهشدت به اندازه دانهها بستگی دارد.
در نمونههای دارای دانههای کوچک، تغییر شکل عمدتا در مرز بین دانهها رخ میدهد. اما در نمونههای با دانههای بزرگتر، تغییر در داخل خود دانه و از طریق نوعی لغزش کریستالی خاص و یک پدیدهی چرخشی غیرمعمول بهنام «دوقلوییهای انطباقی» (Accommodation Twins) رخ میدهد.
این «دوقلوییهای انطباقی» با دوقلوییهای مکانیکی معمول در فلزات متفاوتاند. در حالی که دوقلوییهای مکانیکی به فلز کمک میکنند تا در برابر فشار خارجی تغییر شکل دهد، دوقلوییهای انطباقی به دانههای مجاور کمک میکنند تا تغییر شکل یکدیگر را جبران کنند و ساختار کلی فلز را پایدار نگه دارند.
چرا آلیاژ با دانههای بزرگتر قویتر است؟
علت این رابطهی معکوس به ساختار بلوری منحصربهفرد روی برمیگردد. اتمهای روی در الگویی ششضلعی مرتب میشوند که باعث میشود رفتار فلز در جهتهای مختلف بسیار متفاوت باشد که بسیار بیشتر از فلزاتی مانند منیزیم و تیتانیوم است.
زمانی که فشار به فلز وارد میشود، دانههای بزرگتر، تنش را بهطور یکنواختتری پخش میکنند و در نتیجه ماده قویتر میشود. پژوهشگران آلیاژهای خود را در دمای اتاق و همچنین در سرمای شدید آزمایش کردند و دریافتند که این اثر در هر دو حالت پابرجاست. در دمای نیتروژن مایع، نمونههای با دانههای بزرگ حتی دو برابر قویتر از حالت دمای اتاق بودند.
آزمایش و ایمنی
دانشمندان آلیاژها را هم در شرایط آزمایشگاهی و هم در مدلهای زندهی خرگوش طی شش هفته بررسی کردند تا رفتار ایمپلنتها در بدن را بشناسند.
در آزمایشهای انجامشده با سلولهای استخوان انسان، زمانی که فلز رقیق شده بود، اثر سمی بسیار کمی از خود نشان داد و در محدوده مجاز بینالمللی باقی ماند. فلز فقط مقادیر بسیار اندکی از روی، منیزیم، مس و منگنز آزاد کرد که کمتر از میزانی است که یک انسان بهطور روزانه از طریق تغذیه بهطور ایمن مصرف میکند.
در آزمایشهای حیوانی، پیچهای ساختهشده از آلیاژ جدید با نرخ ۰٫۱۱ میلیمتر در سال در استخوان ران خرگوش تجزیه شدند؛ نرخی مشابه با آلیاژهای منیزیم مورد تایید، اما با خواص مکانیکی بهمراتب بهتر.
آیندهای امیدوارکننده برای پزشکی ارتوپدی
عنصر کلیدی این نسل جدید از ایمپلنتهای حلشونده، فلز روی است. این آلیاژها با فرآیندهایی مانند ذوب، ریختهگری و اکستروژن گرم تولید میشوندکه فرآیندهایی هستند که همین حالا در تولید ابزارهای پزشکی کاربرد دارند. بنابراین، این فناوری میتواند بدون نیاز به زیرساخت جدید، در مقیاس تجاری گسترش یابد.
ایمپلنتهای زیستتجزیهپذیر قویتر میتوانند گزینههای درمانی را برای شکستگیهای پیچیده گسترش دهند، نیاز به جراحیهای مجدد را کاهش دهند و عوارض طولانیمدت ناشی از ایمپلنتهای دائمی را از میان بردارند.
گام بعدی، بهینهسازی ترکیب آلیاژ برای کاربردهای خاص و انجام مطالعات حیوانی بزرگتر است. در صورت موفقیت، این آلیاژهای زیستتجزیهپذیر میتوانند پزشکی ارتوپدی را متحول کنند و مزایای ایمپلنتهای دائمی را با راحتی ایمپلنتهای موقت برای میلیونها بیمار در سراسر جهان فراهم آورند.
منبع : جراجی استخوان
اپل به جمع تولید کنندگان موبایل تاشو پیوست
رئیس دانشگاه تهران: برای مقابله با تحریمهای علمی برنامهریزی میکنیم
روحانیِ پیونددهنده دین و آزادی
توصیه پذیرفته شدگان تیزهوشان، کدام آموزشگاه است؟!
برگزیدگان بیستمین جشنواره ملی شیخ بهایی معرفی و تقدیر شدند
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
روباتها در لهستان راهپیمایی کردند
ورود تاکسیهای خودران به ناوگان اوبر در لندن
آموزش ۶۵ هزار آموزگار ابتدایی برای استفاده از ظرفیت بازی و ورزش
وزیر آموزش و پرورش: دریافت هرگونه وجه هنگام ثبتنام در مدارس دولتی ممنوع است
برنامههای «زیست عفیفانه» از مهر در مدارس اجرا میشود
انتظار معاونت علمی از CVCها برای سرمایهگذاری در ۷هزار شرکت نوپا
کارنامه نهایی و دفترچه انتخاب رشته آزمون دستیاری منتشر شد
آلمان موشک و ۵ ماهواره به مدار زمین فرستاد
ظرفیت ۶ هزارنفری دستیاری پزشکی ۱۴۰۵؛ تعیین ظرفیت تعهد مناطق محروم
تحریم علم، رفتار علمی نیست؛ باید به دنبال مسیرهای جایگزین برای انتشار آثار محققان بود
بازنمایی قدرت نرم ایران در شرایط پساجنگ و جایزه جهانی دیپلماسی
آیا اصرار بر تفاوتهای فقهی، آب به آسیاب دشمنان وحدت اسلامی میریزد؟
انتظار، منطق دینی آمادگی تاریخی برای آینده موعود
«تحول تاریخی مفهوم فلسفه» با تقدیر از پرویز ضیاءشهابی رونمایی میشود
نگاهی به حکمرانی فضای مجازی در ایران از منظر تحلیل نهادی تنظیمگری
نظر قرآن درباره مسئولیت اجتماعی برای میانجیگری بین اختلاف زوجین
در همایش ادیان سن پترزبورگ چه گذشت؟ تاکید ایران بر مقاومت
حل موضوع حجاب با «مسئلهمندی مشترک»؛ مردم را درگیر مسئله وحدت کنیم
خود بنده فرهنگ درخشان تو آمد؛ آن قوم که از روی طمع، بنده تو را خواست
فروش «رویای نیمهشب» ۱۰۰ درصد افزایش یافت
نرگس آبیار: سینما را خودآموز یاد گرفتم
بزرگداشت جین فوندا در ونیز؛ از ترامپ بیزارم!
رونمایی از تندیس اکبر عبدی؛ هنرمندی که به خاطرهای ملی تبدیل شد
تصاویری از موشک بالستیک جهاد که در جریان یکی از موجهای عملیات نصر-۲ شلیک شده بود
نگاهی به انیمیشن «سفینه نجات»؛ وقتی تعزیه با ابرقهرمانی فضایی گره میخورد
آغاز ثبت نام بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
افشای هک وب سایت آلمانی توسط هوش مصنوعی اوپن ای آی
انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد تمدید شد
سال تحصیلی جدید دانشگاه صنعتی امیرکبیر از ۲۸ شهریور آغاز میشود
ظرفیت ۱۴۶ هزار نفری پذیرش در کنکور ارشد ۱۴۰۵
جان مالکوویچ در ونیز تشویق شد؛ هجوم «اسب وحشی نهم» به اسکار
دانشمندی که جواب سوالهایش را از آسمان میخواست
ادامه حاشیههای «آرش» و نوید؛ کیت بلانشت «الکترا» شد
کلونی در جشنواره فیلم ونیز درخشید و با شیر طلا به ترامپ تاخت
جدال دوباره ساترا و ارشاد؛ «داش آکل» وارد میشود
موشک ایرانی موضوع نخستین شماره کتابمجله "آورد"
فراخوانی برای جمع آوری «ایدههای برتر قرآنی»
موانع استجابت دعا چیست؟ طلب مغفرت برای کافران مستجاب نمیشود
مدیر اسلامی با مهندسی انسجام، سلایق را به وحدت عمل در میآورد
تصویری از نماز بر پیکر شهدای عروسی کوهستک سیریک
خوانش هجرتی تاریخی توسط یک زن در سپهر فرهنگی ایران
آغاز ثبت نام دهمین دوره تخصصی صحیفه سجادیه
مداحان کشور برای نوجوانان کلاس مداحی برگزار میکنند
هنر صاحب جواهر ایستادن میان قالب نص و روح تشریع در فقاهت بود
منشور کوروش بدون حتی یک رای مخالف و اصلاحیه در یونسکو ثبت شد
ورود هوش مصنوعی به موضوعات قرآنی و پژوهشهای حدیثی و دینی
پایبندی پل شریدر به هوش مصنوعی؛ فیلم بعدی با AI ساخته میشود
یوسف حاتمی کیا: ۶سال گفتند این فیلم مصلحت نیست؛ مردمی که از غم نان با جان قمار میکنند
واکاوی رابطه هنر و سرمایه در ریبون
دلاور تنگستانی که حماسه بی پایان غیرت در خلیج فارس را زنده کرد
تابآوری کودکان در جنگ را با داستان افزایش دهیم
برگزاری بزرگداشت ابوریحان بیرونی از سوی فلاسفه و اساتید
از نگاه امیرالمومنین(ع) راه مهار طمع انسان به قدرت و ثروت چگونه است؟
برگزاری آزمونهای تافل و GRE رسماً در ایران متوقف شد
اعلام جزئیات مرحله شفاهی آزمونهای دانشنامه تخصصی و فوق تخصصی پزشکی
ایران پرچمدار المپیاد فناوری نانو در سطح جهانی
محکومیت اقدام غیرقانونی آمریکا علیه متقاضیان آزمونهای بینالمللی
ارزش از کدنویسی به فهم مسئله منتقل میشود
ثبت نام آزمون پذیرش پزشکی از لیسانس ۱۴۰۵ آغاز شد/ اعلام جزئیات آزمون
واکنش وزیر علوم به تحریمهای علمی آمریکا
مهلت انتخاب رشته آزمون کارشناسیارشد سال ۱۴۰۵ تمدید شد
ویژه برنامههای هفته وحدت در تجمعات شبانه
افتتاح دفاتر مشاوره وقف در سراسر کشور
برگزاری رویداد رحمه للعالمین در باغ کتاب
دانشجویان خارجی جشنواره هنر و رسانه عهد همزیستی را برگزار میکنند
وقف بر پایه ایثار، نوعدوستی و دوراندیشی استوار است
آغاز انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد سال ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد
شرکت های فناوری خواستار افزایش دفاع سایبری در مقابل حملات هوش مصنوعی
تحریم علم، رفتار علمی نیست؛ باید به دنبال مسیرهای جایگزین برای انتشار آثار محققان بود
ظرفیت ۶ هزارنفری دستیاری پزشکی ۱۴۰۵؛ تعیین ظرفیت تعهد مناطق محروم
آزمونهای کاردانی مهارتی، کارشناسی ناپیوسته و سردفتری۲۰ شهریور برگزار میشود
تصمیم جدید وزارت علوم درباره ساماندهی دادههای دانشگاهی
سال تحصیلی جدید دانشگاه صنعتی امیرکبیر از ۲۸ شهریور آغاز میشود
مهلت مجدد ثبتنام در آزمون ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
ظرفیت ۱۴۶ هزار نفری پذیرش در کنکور ارشد ۱۴۰۵
وزیر آموزش و پرورش: دریافت هرگونه وجه هنگام ثبتنام در مدارس دولتی ممنوع است
آموزش ۶۵ هزار آموزگار ابتدایی برای استفاده از ظرفیت بازی و ورزش
کارنامه نهایی و دفترچه انتخاب رشته آزمون دستیاری منتشر شد
برنامههای «زیست عفیفانه» از مهر در مدارس اجرا میشود
انتظار معاونت علمی از CVCها برای سرمایهگذاری در ۷هزار شرکت نوپا
خود بنده فرهنگ درخشان تو آمد؛ آن قوم که از روی طمع، بنده تو را خواست
آغاز ثبت نام بیستمین آزمون سراسری قرآن و عترت
نرگس آبیار: سینما را خودآموز یاد گرفتم
علت توقف طرح جدید تغذیه دانشجویی چه بود؟
انتخاب رشته داوطلبان آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد تمدید شد
«تحول تاریخی مفهوم فلسفه» با تقدیر از پرویز ضیاءشهابی رونمایی میشود
بازنمایی قدرت نرم ایران در شرایط پساجنگ و جایزه جهانی دیپلماسی
آمار جالب از ازدواجهای دانشجویی: موفقیت ۹۴ درصد ازدواجهای دانشجویی طی ۱۲ سال گذشته
انتظار، منطق دینی آمادگی تاریخی برای آینده موعود
ابلاغ دستورالعمل حجاب به زودی در دانشگاهها
نظر قرآن درباره مسئولیت اجتماعی برای میانجیگری بین اختلاف زوجین
رونمایی از تندیس اکبر عبدی؛ هنرمندی که به خاطرهای ملی تبدیل شد
نگاهی به انیمیشن «سفینه نجات»؛ وقتی تعزیه با ابرقهرمانی فضایی گره میخورد
دانشمندی که جواب سوالهایش را از آسمان میخواست
اعلام وجه التزام اسناد وثیقه پذیرفتهشدگان تخصصی و فوقتخصصی پزشکی
در همایش ادیان سن پترزبورگ چه گذشت؟ تاکید ایران بر مقاومت
نگاهی به حکمرانی فضای مجازی در ایران از منظر تحلیل نهادی تنظیمگری
بزرگداشت جین فوندا در ونیز؛ از ترامپ بیزارم!
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.