خبراء في ايران يطرحون سبائك متوافقة حيويًا بدلًا من غرسات العظام

ووفقا لوكالة أنباء آنا، أوضح مهرانجيز رجبي والهام رجبي خريجتا الدكتوراه في جامعة أمير كبير للتكنولوجيا في هذا الصدد: تقليديًا، تُعتبر سبيكة Ti-6Al-4V أكثر غرسات العظام شيوعًا اليوم، ولكن هناك دائمًا مخاوف بشأن مقاومة التآكل وتركيز الأيونات التي تُطلقها هذه السبيكة في الجسم.

في السياق اكدت رجبي: أثناء استخدام هذه السبيكة التقليدية، يؤدي إطلاق أيونات الفاناديوم والألومنيوم السامة حول الأنسجة إلى أمراض مثل الزهايمر والأمراض العصبية. بالإضافة إلى ذلك، يُعد ارتفاع معدل التآكل في المفاصل الاصطناعية نقطة ضعف أخرى لسبائك Ti-6Al-4V التقليدية، لذلك يعتقد الباحثون أن انخفاض مقاومة التآكل للتيتانيوم وسبائكه يمكن أن يُقلل من عمر المواد الحيوية في الجسم.

ووفقًا لرجبي، نظرًا لانخفاض مقاومة التآكل لسبائك Ti-6Al-4V، فقد يؤدي تراكم بقايا التآكل أثناء الاستخدام إلى التهاب الأنسجة وأمراض أخرى.

واردفت: لذلك، وبالنظر إلى هذه القيود والمشاكل التي تواجه السبائك التقليدية، حظيت السبائك الجديدة عالية الإنتروبيا مؤخرًا باهتمام كبير كبديل للمواد الحيوية الشائعة، وذلك من جهة بسبب خصائصها الفريدة ومن جهة أخرى بسبب توافقها الحيوي العالي.

ولفتت بالقول: لذلك، في هذا البحث، تم تصميم وإنتاج سبائكين جديدين عاليي الإنتروبيا هما TiZrNbMoV وTiZrNbMoTa باستخدام العلاقات الديناميكية الحرارية وبرامج المحاكاة لإنتاج مواد حيوية. ثم قورنت خصائص توافقهما الحيوي مع سبيكة Ti-6Al-4V التقليدية. أظهرت نتائج الاختبارات التي أجريت على سبيكة Ti35Nb25Zr15Mo15V10 الجديدة عالية الإنتروبيا أن هذه السبائك تتمتع بمقاومة تآكل أعلى بكثير في بيئات مختلفة، وخاصة في بيئة محاكاة الجسم، مقارنةً بزراعة Ti-6Al-4V التقليدية. أظهرت دراسة تكاثر الخلايا وقابليتها للحياة أن سبيكة TiZrNbMoV وTiZrNbMoTa عالية الإنتروبيا تُبدي توافقًا حيويًا أعلى بكثير، وتتمتع بقدرة ممتازة على استبدال المادة الحيوية الشائعة Ti-6Al-4V.

وأوضحت أن معامل مرونة السبيكة يُعد معيارًا مهمًا آخر في دراسة خصائص الغرسات المعدنية، والذي لا ينبغي أن يكون مرتفعًا جدًا مقارنةً بالعظام، وتابع: "بشكل عام، يتراوح معامل مرونة سبائك تقويم العظام الشائعة بين 200 و300 جيجا باسكال. ويؤدي معامل المرونة العالي للسبائك التقليدية على المدى الطويل إلى نقل الإجهاد، وبالتالي إلى ارتخاء الغرسة وهشاشة العظام. في الوقت نفسه، فإن معامل مرونة سبيكة الإنتروبيا العالية المصممة حديثًا أقل من معامل مرونة الغرسات التقليدية، ويتراوح بين 80 و100 جيجا باسكال، مما يشير إلى توافقها الحيوي العالي.

وأضافت: أظهرت دراسة سلوك التآكل للسبائك أن سبيكة TiZrNbMoTa عالية الإنتروبيا أظهرت مقاومة للتآكل أعلى بنحو 61% من سبيكة Ti-6Al-4V. لذلك، يمكن أن تكون السبائك المصممة حديثًا بديلاً مناسبًا جدًا لسبائك Ti-6Al-4V التقليدية في تطبيقات الهندسة الطبية.

و تُعد السبائك عالية الإنتروبيا مجموعة جديدة من السبائك التي، نظرًا لخصائصها الخاصة، يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، وخاصة في الهندسة الطبية. صُممت السبائك عالية الإنتروبيا التي صممناها للاستخدام كغرسات عظمية وفي مجال الهندسة الطبية.

واكملت: بشكل عام، يُعد تصميم ومعالجة السبائك الجديدة عالية الإنتروبيا Ti35 Nb25 Zr15Mo15 V10 وTi35 Nb25 Zr15Mo15 Ta10 للتطبيقات الطبية ذات التوافق الحيوي العالي، والتي لم تُدرس حتى الآن، أحد أهم ابتكارات هذا المشروع.