کد خبر: 162921
ف
انقلابی در جراحی استخوان با ایمپلنت‌های فلزی که در بدن حل می‌شوند
سالانه میلیون‌ها نفر برای ترمیم شکستگی استخوان از ایمپلنت‌های فلزی دائمی استفاده می‌کنند، در حالی که می‌دانند ممکن است بعدها نیاز به جراحی‌های دردناک برای خارج‌کردن آن‌ها داشته باشند. اما اگر این ایمپلنت‌ها پس از ترمیم استخوان به‌سادگی ناپدید شوند چطور؟ پژوهشگران دانشگاه موناش آلیاژهای زیست‌تجزیه‌پذیر روی تولید کرده‌اند که بالاخره به‌اندازه‌ای قوی هستند که بتوانند شکستگی‌های بزرگ را تحمل کنند.

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


مرتبط ها
ارسال نظر
chapta
حداکثر تعداد کاراکتر نظر 200 ميياشد .
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.

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

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

رزمندگان هوافضای سپاه در آماده‌ باش کامل عملیاتی

کشف یک سیاره قابل سکونت در ۲۵ سال نوری از زمین

چگونه ناتوانی دولت قاجار و ظلم دشمن، «قحطی بزرگ»را در جنگ جهانی رقم زد؟

دعوت معاون علمی رئیس جمهور از نخبگان برای حضور در آیین تشییع رهبر شهید

دعوت ستاد کانون‌های مساجد از مردم برای حضور در تشییع رهبر شهید

تصویری از یادبود کودکان مظلوم و شهید میناب

بازدید سردار وحیدی از بیمارستان موقت مصلای تهران

آیا تو را تشییع می‌کنیم، یا بخشی از هویت خویش را؟

رقیب چینی جدید اوپن ای آی و آنتروپیک از راه رسید

جمعیت حاضر در مقابل ورودی های منتهی به مصلی تهران

رهبر شهید انقلاب اسلامی، حکمرانان را خادمان ملت می‌دانستند

رهبر شهید: متن تاریخ، منظومه معرفت، میراث تمدن

واکنش زینب سلیمانی به آخرین وداع با رهبر شهید در حسینیه امام

سوء استفاده آمریکا و اسرائیل از هوش مصنوعی در جنگ

هم‌اکنون انتظار دلدادگان رهبر شهید برای ورود به مصلی تهران

بسیج اپراتورها برای مدیریت ترافیک ارتباطی در مراسم تشییع رهبر شهید

گامی تازه در درمان نابینایی برداشته شد

مرحله کتبی آزمون پذیرش فلوشیپ پزشکی برگزار شد

دعوت بسیج اساتید برای شرکت در بدرقه باشکوه پیکر مطهر آقای شهید ایران

دانشگاه‌ها برای وداع با رهبر شهید انقلاب آماده می‌شوند

اسرار آیفون ۱۸پرو در وب تاریک فاش شد

«حرف دلم را قورت دادم» روایتی صمیمی برای بیان احساسات و دغدغه‌های نوجوانان

قابلیت تازه واتس اپ برای چت کردن بدون افشای شماره موبایل

۴.۵ میلیون دانش‌آموز در مدارس غیردولتی تحصیل می‌کنند

فراخوان روایت وداع برای ثبت خاطرات مردمی از بدرقه رهبر شهید انقلاب

استفاده دانشجویان از هوش مصنوعی نظام ارزشیابی را با چالش مواجه کرده است

وزیر آموزش و پرورش: تشدید نظارت بر عملکرد مدارس غیردولتی الزامی است

۴۰ مدرسه قرچک برای اسکان زائران مراسم وداع رهبر شهید آماده می‌شود

مدرسه کانون هویت‌سازی و پرورش عزت و امید است

لایحه ایمنی آنلاین کودکان و نوجوانان در مجلس آمریکا تصویب شد

چگونه عاشورا به سرچشمه حقیقت تبدیل شد؟

کشف این ژن راز شکست بسیاری از بارداری‌ها را آشکار می‌کند

اولین تصویر تابوت متعلق به رهبر شهید انقلاب و خانواده ایشان

کاروان هنرهای نمایشی «بدرقه خورشید» راهی ۶ استان می‌شود

لحظه‌به‌لحظه وداع ملت با رهبر شهید انقلاب از امواج رادیو قرآن شنیدنی می‌شود

گریم متفاوت بازیگر بچه مهندس پربازدید شد+عکس

علت فوت فرزاد جمشیدی چه بود؟

آزمون انتخاب سردفتر اسناد رسمی در شهریورماه برگزار می‌شود

حل مشکلات استخدامی اعضای هیئت علمی جدید در دستور کار دانشگاه تهران

قائم‌مقام بنیاد ملی نخبگان: صدور مرحله‌ای کارت نخبگی بنیاد ملی نخبگان آغاز شد

اساسنامه جدید مؤسسات آموزش عالی غیردولتی توسط پزشکیان ابلاغ شد

تاخیر یک ساله در تشکیل جلسه شورای عالی فضای مجازی

تأمین کمک‌هزینه درمان زوجین نابارور/اعطای بسته سیسمونی به دانشجوی مادر

پیگیری اجرای مصوبه افزایش حقوق اساتید/بیش از ۴۰ درصد اساتید دانشگاه فاقد مسکن

۳ لایه پنهان تسلیحاتی‌سازی استارتاپ‌ها برای قتل عام سایبری و نظامی

رقابت جدید علمی بریکس؛ فرصت همکاری دانشمندان ایرانی با ۵ کشور عضو بریکس

اینستاگرام به دنبال شخصی سازی الگوریتم کاربران

جزئیات آزمون ارزیابی علمی متقاضیان انتقال رشته فیزیوتراپی از خارج اعلام شد

استرالیا جریمه شبکه‌های اجتماعی را دو برابر کرد

یک طرح جدید: یارانه غذای دانشجویان از ترم آینده مستقیم به کیف پول آنها واریز می‌شود

هواپیمای فضایی چین یک شیء مرموز را در مدار رها کرده است

مرحله کتبی آزمون پذیرش فلوشیپ پزشکی برگزار شد

دعوت بسیج اساتید برای شرکت در بدرقه باشکوه پیکر مطهر آقای شهید ایران

میزبانی دانشگاه امیر کبیر از ۳۰۰۰ نفر از زائرین مراسم تشییع رهبر شهید

بسیج اپراتورها برای مدیریت ترافیک ارتباطی در مراسم تشییع رهبر شهید

دعوت جهاددانشگاهی از دانشگاهیان برای حضور در مراسم تشییع رهبر شهید

دانشگاه‌ها برای وداع با رهبر شهید انقلاب آماده می‌شوند

بسیج همه‌جانبه دانشگاه آزاد برای خدمت زائران امام شهید

گامی تازه در درمان نابینایی برداشته شد

تصویری از مراسم بدرقه رهبر شهید انقلاب

توجه رهبر شهید به نخبگان؛ تحول سیاست‌گذاری علمی با محوریت نوآوری و نسل جوان

نقشۀ مسدودی خیابان‌های منتهی به مصلی تهران

هدایت‌های روشنگرانه رهبر شهید در حوزه علم و فناوری

دعوت معاون علمی رئیس جمهور از نخبگان برای حضور در آیین تشییع رهبر شهید

جمعیت حاضر در مقابل ورودی های منتهی به مصلی تهران

حضور سردار سید مجید موسوی در مراسم وداع با رهبر شهید انقلاب

آمادگی دانشگاه علامه برای اسکان ۶ هزار زائر مراسم تشییع رهبر شهید

تأکید بر صیانت از اقتدار ملی و تبعیت از رهبری در مذاکرات آتی

چه کسی بر پیکر رهبر کبیر انقلاب نماز اقامه کرد؟

قابلیت جدید چت در تلگرام دردسرساز شد

هوش مصنوعی وارد عصر امنیت ملی می‌شود

شماره جدید مجله دانشمند منتشر شد

تشییع رهبر شهید انقلاب، صحنه‌ای تاریخی برای نمایش وفاداری ملت ما است

جامعه رستگار، راهبرد رهبر شهید در امت سازی

سوء استفاده آمریکا و اسرائیل از هوش مصنوعی در جنگ

حضرت آیت الله جوادی آملی در جمکران بر پیکر رهبر شهید انقلاب نماز می خواند

ماموریت نجات تلسکوپ ناسا آغاز شد

بازدید سردار وحیدی از بیمارستان موقت مصلای تهران

کاظمی: ۵ هزار مدرسه برای اسکان زائران آماده شد

هم‌اکنون انتظار دلدادگان رهبر شهید برای ورود به مصلی تهران

پویش ختم جمعی قرآن به یاد رهبر شهید