تیتانیوم پوشیده از الماس؛ نسل جدید ایمپلنت‌های پزشکی

اگر از زیورآلات و جواهرات خوشتان می‌آید، خبر جدید دانشمندان احتمالاً برایتان جالب خواهد بود: نسل جدید ایمپلنت‌های پزشکی (هم‌چون ایمپلنت‌های زانو یا لگن) که در ساختارشان از جواهرات استفاده شده است. این دستاورد حاصل تقلید از تیتانیوم پوشیده از الماس ساخته‌شده در استرالیا می‌باشد.

محققان ایمپلنت تیتانیومی ساخته‌شده با تکنیک چاپ سه‌بعدی را با الماس مصنوعی پوشش دادند؛ چرا که درون بدن نیز ارزش زیباتر شدن دارد! البته چسبیدن بهتر الماس به سلول‌های بدن نیز شاید بی‌ربط نباشد. امتیاز تصویر: دانشگاه RMIT

بر اساس مقاله‌ی جدیدی که به تاریخ 13 مارس در ژورنال ACS Applied Materials and Interface منتشر شده، محققان دانشگاه RMIT ملبورن، با استفاده از اتاقک حرارتی میکروویو مخصوصی مؤفق به ایجاد پوشش الماس برای ایمپلنت‌های پزشکی تیتانیومی شدند. ایمپلنت مذکور با فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته شده بود. اما این پروژه تنها در جهت زیباسازی درون بدن نبوده! به نظر می‌رسد ایمپلنت‌های پوشیده‌شده با الماس، با بدن انسان سازگارتر و نسبت به ایمپلنت‌های ساخته‌شده از تیتانیوم خالص، کم‌تر مستعد عفونت می‌باشند.

در حال حاضر، تیتانیوم استاندارد اصلی ایمپلنت‌های پزشکی محسوب می‌شود؛ اما استفاده‌ی مکرر از این نوع ایمپلنت‌ها، تعامل مد نظر را با بدن ما ندارد. در راستای پیشرفت در این حیطه، ما از الماس روی داربستی سه‌بعدی برای ایجاد پوشش استفاده کردیم؛ پوششی که بهتر به سلول‌های پستانداران می‌چسبد.

Kate Fox، از نویسندگان مطالعه و سخنران دانشگاه RMIT

در این مطالعه، محققان از واپاشی نانوالماس‌ها _کریستال‌های مصنوعی و فوق‌نازک الماس (تنها به طول چند میلیونیوم سانتی‌متر) که معمولاً طی یک انفجار کنترل‌شد‌ه ایجاد می‌شوند_ برای ایجاد پوشش الماسی استفاده کردند. به گفته‌ی Fox، در حالی که الماس‌های طبیعی طی میلیون‌ها سال در هسته‌ی زمین ایجاد می‌شوند، واپاشی نانوالماس‌ها تنها طی چند دقیقه در آزمایشگاه به طول می‌انجامد. علاوه براین، نسبتاً ارزان‌تر نیز هستند.

اگرچه پژوهشگران RMIT به جای راه‌اندازی انفجار، الماس‌های مصنوعی خود را با استفاده از دستگاهی تحت عنوان اتاقک پلاسمایی CVD1 ساختند. در این اتاقک جریان پیوسته‌ی میکرووویو‌های فوق‌داغ، گازهای متان و هیدروژن را تا 1000 درجه‌ی سلسیوس (1832 درجه‌ی فارنهایت) گرم کرده و بدین ترتیب، با تبدیل آن‌ها به فرم فوق‌واکنش‌گر برای ایجاد کریستال‌های الماس بر سطوح خاص مناسب می‌کند.

بنابراین، محققان تکه‌ی تیتانیومی ساخته‌شده با تکنیک چاپ سه‌بعدی را وارد اتاقک CVD کرده و میکروویو‌ها را روشن کردند. نتیجه آن که تیتانیوم به صورت مؤفقیت‌آمیز با الماس پوشیده شد. این ایمپلنت‌های پوشیده با الماس هنوز باید بر روی انسان آزمایش شوند؛ اما به اعتقاد Fox، سازگاری بیش‌تر آن‌ها و احتمال کم‌تر عفونت نسبت به ایمپلنت‌های فعلی قطعاً ثابت خواهد شد.

تیتانیوم ساخته‌شده با تکنیک چاپ سه‌بعدی در حرارت شدید اتاقک CVD می‌درخشد. به محض آماده‌شدن، ایمپلنت دارای پوشش الماسی خواهد بود. امتیاز تصویر: دانشگاه RMIT

الماس اتصالات میان استخوان زنده و ایمپلنت مصنوعی را افزایش داده و اتصال باکتری‌ها به ایمپلنت در گذر زمان را کاهش می‌دهد. پوشش الماسی ما نه تنها سازگاری زیستی بالاتری دارد؛ بلکه میزان مقاومت ایمپلنت‌ها را نیز بهبود می‌بخشد. در واقع، یک زیست‌ماده‌ی استثنائی است.

پوشش الماسی قبلاً در تکنولوژی‌های پزشکی متعددی از جمله دریچه‌های مصنوعی قلبی، سیستم‌های انتقال دارو و اندام‌های مصنوعی استفاده شده است.


پی‌نوشت

1.chemical vapor diamond