ورق استیل نانو و کاربرد آن در ایمپلنتهای پزشکی
مقدمه:
بسیاری از ایمپلنت های بدن مانند ارتوپدی، قلب و عروق و دندان از ورق استیل ساخته شده اند. رایج ترین انواع ورق استیل مورد استفاده در کاربردهای زیست پزشکی عبارت از 316، L316 و 304 است. تفاوت اصلی بین گریدهای 316 و 304 این است که گرید 316 حاوی حدود 2 تا 3 درصد مولیبدن است. گرید L316 از ورق استیل دارای مقدار کربن کمتری نسبت به درجه 316 است. ورق استیل درجه پزشکی با خواص مکانیکی عالی و بی اثری شیمیایی معقول مشخص می شود. با این حال، زیست سازگاری اغلب به دلیل ساختار و ترکیب ناکافی است. زیست سازگاری نسبتاً ضعیف در مورد استنت های عروقی در پاسخ ترومبوژنیک، تکثیر کنترل نشده سلول های عضله صاف و تکثیر ضعیف سلول های اندوتلیال منعکس می شود، در حالی که در مورد دستگاه های ارتوپدی، چسبندگی ضعیف سلول های استئوبلاست و خطر بالای عفونت های باکتریایی منعکس می شود. برای غلبه بر این مسائل، رویه های پوشش دهی مختلفی ایجاد شد که کم و بیش موفقیت آمیز بود.
پوشش دهی ورق استیل:
رسوب یک لایه نازک از مواد بسیار زیست سازگار، مانند برخی از انواع سرامیک ها، پلیمرهای زیست سازگار، کامپوزیت ها و ماتریکس هایی که دارای عوامل آزاد کننده دارو هستند، پیشنهاد شده است، اما مسائل مربوط به پایداری طولانی مدت، عمدتاً به دلیل اختلاف بین خواص مکانیکی و همچنین چسبندگی ضعیف و تغییرات تدریجی سطح مشترک، همچنان پابرجاست. علاوه بر این، ورق استیل حاوی مقادیری از نیکل است که به عنوان یک ماده آلرژی زا و سیتوتوکسیک در نظر گرفته می شود. انتشار نیکل از ایمپلنت های فولادی ضد زنگ بسیار کم است، اما در برخی موارد به اندازه کافی زیاد است که باعث مشکلات جدی سلامتی می شود. مشخص است که زیست سازگاری پوششهای اکسید فلزی اغلب بهتر از فلزات اصلی است که به عنوان بستر استفاده میشوند، زیرا اکسیدها معمولاً آزاد شدن یونهای سمی را سرکوب میکنند. از سوی دیگر، همچنین مشخص شده است که اکسیداسیون فولادهای زنگ نزن یا مواد مشابه منجر به تشکیل اکسیدهای مختلف آهن و کروم می شود و همه آنها زیست سازگار محسوب نمی شوند. علاوه بر این، فیلم اکسید اغلب به اندازه کافی فشرده نیست تا از انتشار هر یونی از ورق استیل حجیم بر روی سطح اکسید و در نتیجه آزاد شدن یون ها جلوگیری کند. بسیاری از نویسندگان، اکسید کروم را به عنوان زیست سازگارترین اکسید پیشنهاد کردند که ممکن است روی سطح ورق استیل تشکیل شود. روش سنتی برای اکسیداسیون ورق استیل، یعنی عملیات حرارتی در اتمسفر غنی از اکسیژن، برای دههها به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است و نتیجه کلی این است که تیمار در دمای پایین باعث تشکیل اکسیدهای آهن با مقدار قابل توجهی نیکل میشود، در حالی که اکسیداسیون در دماهای بالا منجر به تشکیل فیلمی می شود که عمدتاً از اکسید کروم تشکیل شده است.
فیلم های سطحی ورق استیل:
فیلم اکسید آهن که در دماهای پایینتر تشکیل میشود، اما معمولاً روی سطح ورق استیل اکسید شده در دماهای بالاتر باقی میماند. بنابراین، فیلم تشکیل شده در دمای بالا، اکسید کروم خالص و فشرده نیست. زیست سازگاری اکسیدهای تشکیل شده روی سطح ایمپلنت ها به شدت به نوع، ضخامت و کیفیت آنها بستگی دارد. مقاومت در برابر خوردگی، آزادسازی یون و پایداری مکانیکی اکسیدهای تشکیلشده روی سطح نیز باید برای جلوگیری از عفونتهای ناخواسته یا شکست ایمپلنتهای پزشکی در نظر گرفته شود. علاوه بر این، سطوح اکسید نانوساختار میتوانند مزایای بیشتری از نظر چسبندگی و انتخاب سلولی ارائه دهند، زیرا در حال حاضر یک واقعیت شناخته شده است که سلولها به طور متفاوتی به ویژگیهای نانو سطحی خاص واکنش نشان میدهند. روشهای جایگزینی برای اکسیداسیون با استفاده از تکنیکهای غیرتعادلی مانند پلاسمای گازی وجود دارد که ممکن است نانوساختار سطح را نیز فعال کند، اما ممکن است در همه کاربردها عملی نباشند. با این حال، جایگزین دیگر اکسیداسیون با روش های الکتروشیمیایی است. این روش خاص برای مواد فلزی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است که بهبود قابل توجهی در زیست سازگاری نه تنها به دلیل تشکیل لایههای اکسیدی بلکه به دلیل تغییر نانوتوپوگرافی سطح نشان داده است.]. سطوح نانوساختار با توپوگرافی سطحی خاص، برهمکنشهای سطح سلولی را دیکته میکنند و میتوانند ابزاری قدرتمند برای بهینهسازی چسبندگی سلولی و همچنین ارتقای رشد یک نوع سلول بر دیگری باشند. هدف این مقالات بررسی مهمترین ادبیات و ترسیم همبستگی بین پارامترهای پردازش و پرداخت سطح است.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی