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
اینفوگرافیک/در چه صورت از آزمون جامع دکتری معاف میشویم؟
شیاطین در سوگ لیندسی گراهام +عکس
چت جی تی پی از دسترس خارج شد
هشدار سازمان سنجش درباره فعالیت صفحات جعلی در شبکههای اجتماعی
پیام تسلیت وزیر علوم در پی شهادت دانشجوی دانشگاه هرمزگان
تفکیک پذیرش سوابق تحصیلی از آزمون؛ تأکید معاون آموزشی وزارت علوم بر بازه زمانی واحد
گذراندن ۷ واحد درسی از میان دروس ارائه شده معارف اسلامی برای این دانشجویان الزامی شد
معاون علمی رئیس جمهور بر توسعه زیرساختهای کوانتومی تاکید کرد
تیم ملی المپیاد فیزیک ایران در المپیاد ۲۰۲۶ کلمبیا غوغا به پا کرد
گلوله مخصوص ساقط کردن پهپادهای سریع توسط روسیه ساخته شد
پسر استیو جابز به سرطان مبتلا شد
تبریک رئیس فرهنگستان علوم به قهرمانان المپیادهای جهانی ریاضی و فیزیک
تصویری از تبلت جدید سامسونگ لو رفت +عکس
درمان ناباروری مردان با سلولهای بنیادی در آزمایشگاه
ستونهای غلیظ دود در مرزهای مشترک عراق و کویت+عکس
دود از پایگاه آمریکایی بلند شده از خاک عراق قابل مشاهده است +عکس
کشف یک محراب تاریخی در پاسارگاد+عکس
لیندسی گراهام که امروز به درک واصل شد که بود؟ +عکس
اتحادیه اروپا فیس بوک و اینستاگرام را تهدید کرد
ایلان ماسک مالک اوپن ای آی را به سرقت تجاری محکوم کرد
نماز شب اول قبر چگونه خوانده میشود؟ زمان اقامه نماز رهبر شهید
سیره امام سجاد(ع) در کادرسازی فکری و تجدید حیات معنوی جامعه
دستیابی به جامعه قرآنی هدف متعالی رهبر شهید
گسست معرفتی در اندیشه ایرانی از چالشها تا راهکارها
لبنانیها هفته بزرگداشت تشییع امام مستضعفان را برگزار می کنند
آرامگاه ابدی رهبر شهید انقلاب در رواق دارالذکر حرم امام رضا(ع)
تصویر/ما همه خونخواه توییم خامنهای...
پیکر رهبر شهید و خانواده ایشان در این رواق حرم مطهر رضوی به خاک سپرده میشود
برای بابای زهرای کوچک و آزمون سخت او در شهادت زن و فرزند
ریشه انتقام در فرهنگ ایرانی شیعی به کجا برمیگردد؟
روسیه به دنبال مختل کردن استارلینک در اوکراین
تأکید شورای عالی انقلاب فرهنگی: تعیین تاریخ امتحانات نهایی و کنکور بر عهده متولیان اجرایی
کاهش تنوع مدارس با هدف تحقق عدالت آموزشی در دستور کار آموزش و پرورش
شیوهنامه اجرایی طرح حامی ویژه تابستان ۱۴۰۵ ابلاغ شد
درخشش تیم ملی المپیاد فیزیک جمهوری اسلامی ایران در مسابقات جهانی
وداع با معلم یک ملت تجلی سرمایه اجتماعی یک ملت
جایگاه آموزش و پرورش در منظومه فکری رهبر شهید کجا بود؟
رتبه نخست دانشگاه صنعتی امیرکبیر در شاخص نوآوری
توزیع کارت کنکور ارشد از ۲۲ تیر آغاز میشود
اطلاعیه دانشگاه آزاد درباره امتحانات دانشجویان تحصیلات تکمیلی
نسخه جدید چت جی تی پی راه اندازی میشود
رباتها حس لامسه پیدا میکنند
یک خبر ترسناک: ربات انسان نما به همکارانش حمله کرد
زبالههای فضایی در ساحل استرالیا نمایان شدند
تولید سوخت جت پایدار از دی اکسیدکربن صنعتی ممکن شد
کاوشگر ژاپنی توانست از یک سیارک تصویر ثبت کند
هوش مصنوعی دیپ سیک به دنبال تراشه سازی رفت
هم اکنون انبوهی از سوخت رسان های آمریکایی درحال پرواز در نزدیکی تنگه هرمز هستند
گلباران پیکر مطهر رهبر شهید انقلاب توسط دانشجویان
اقتدار علمی ایران؛ محور همیشگی رهنمودهای رهبر شهید
رهبر شهید ایران در آغوش ملت ایران
کلاسهای تابستانی دانشگاه آزاد مجازی شد
ضوابط برگزاری امتحانات مجازی و جزئیات ترم تابستان شریف اعلام شد
گروههای امدادی دانشگاه آزاد از نخستین لحظات تشییع رهبر شهید به خدمترسانی زائران پرداختند
محتوای کاربران گوگل برای آموزش هوش مصنوعی به کار میرود
تصویری از مراسم بدرقه رهبر شهید انقلاب
حضرت آیت الله جوادی آملی در جمکران بر پیکر رهبر شهید انقلاب نماز می خواند
هوش مصنوعی وارد عصر امنیت ملی میشود
بسیج همهجانبه دانشگاه آزاد برای خدمت زائران امام شهید
نگاهی به حضور کسب و کارهای مجازی در بدرقه رهبر شهید
هدایتهای روشنگرانه رهبر شهید در حوزه علم و فناوری
شماره جدید مجله دانشمند منتشر شد
چه کسی بر پیکر رهبر کبیر انقلاب نماز اقامه کرد؟
تشییع رهبر شهید انقلاب، صحنهای تاریخی برای نمایش وفاداری ملت ما است
جامعه رستگار، راهبرد رهبر شهید در امت سازی
«آیفون» به تنهایی کسی را مدرن نمیکند/اخلاق ویژه جامعه شبهمدرن شهری!
پویش ختم جمعی قرآن به یاد رهبر شهید
روایتی از نماد و معنا در انیمیشن های متاخر کودکان
کاظمی: ۵ هزار مدرسه برای اسکان زائران آماده شد
دعوت وزیر آموزش و پرورش از دانشآموزان و فرهنگیان برای حضور در آیین وداع و تشییع
میزبانی دانشگاه امیر کبیر از ۳۰۰۰ نفر از زائرین مراسم تشییع رهبر شهید
ماموریت نجات تلسکوپ ناسا آغاز شد
تعویق دوباره امتحانات نهایی دانش آموزان ممکن نیست
دعوت جهاددانشگاهی از دانشگاهیان برای حضور در مراسم تشییع رهبر شهید
تأکید بر صیانت از اقتدار ملی و تبعیت از رهبری در مذاکرات آتی
آمادگی دانشگاه علامه برای اسکان ۶ هزار زائر مراسم تشییع رهبر شهید
قابلیت جدید چت در تلگرام دردسرساز شد
توجه رهبر شهید به نخبگان؛ تحول سیاستگذاری علمی با محوریت نوآوری و نسل جوان
نقشۀ مسدودی خیابانهای منتهی به مصلی تهران
حضور سردار سید مجید موسوی در مراسم وداع با رهبر شهید انقلاب
اقتدار علمی ایران؛ محور همیشگی رهنمودهای رهبر شهید
تأکید شورای عالی انقلاب فرهنگی: تعیین تاریخ امتحانات نهایی و کنکور بر عهده متولیان اجرایی
رتبه نخست دانشگاه صنعتی امیرکبیر در شاخص نوآوری
هم اکنون انبوهی از سوخت رسان های آمریکایی درحال پرواز در نزدیکی تنگه هرمز هستند
گلباران پیکر مطهر رهبر شهید انقلاب توسط دانشجویان
توزیع کارت کنکور ارشد از ۲۲ تیر آغاز میشود
درخشش تیم ملی المپیاد فیزیک جمهوری اسلامی ایران در مسابقات جهانی
شیوهنامه اجرایی طرح حامی ویژه تابستان ۱۴۰۵ ابلاغ شد
اطلاعیه دانشگاه آزاد درباره امتحانات دانشجویان تحصیلات تکمیلی
پیکر رهبر شهید و خانواده ایشان در این رواق حرم مطهر رضوی به خاک سپرده میشود
برای بابای زهرای کوچک و آزمون سخت او در شهادت زن و فرزند
آرامگاه ابدی رهبر شهید انقلاب در رواق دارالذکر حرم امام رضا(ع)
تصویر/ما همه خونخواه توییم خامنهای...
لبنانیها هفته بزرگداشت تشییع امام مستضعفان را برگزار می کنند
روسیه به دنبال مختل کردن استارلینک در اوکراین
ریشه انتقام در فرهنگ ایرانی شیعی به کجا برمیگردد؟
رهبر شهید ایران در آغوش ملت ایران
کاهش تنوع مدارس با هدف تحقق عدالت آموزشی در دستور کار آموزش و پرورش
نماز شب اول قبر چگونه خوانده میشود؟ زمان اقامه نماز رهبر شهید
سیره امام سجاد(ع) در کادرسازی فکری و تجدید حیات معنوی جامعه
وداع با معلم یک ملت تجلی سرمایه اجتماعی یک ملت
نسخه جدید چت جی تی پی راه اندازی میشود
تولید سوخت جت پایدار از دی اکسیدکربن صنعتی ممکن شد
کاوشگر ژاپنی توانست از یک سیارک تصویر ثبت کند
گسست معرفتی در اندیشه ایرانی از چالشها تا راهکارها
زبالههای فضایی در ساحل استرالیا نمایان شدند
یک خبر ترسناک: ربات انسان نما به همکارانش حمله کرد
جایگاه آموزش و پرورش در منظومه فکری رهبر شهید کجا بود؟
دستیابی به جامعه قرآنی هدف متعالی رهبر شهید
ضوابط برگزاری امتحانات مجازی و جزئیات ترم تابستان شریف اعلام شد
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.