دندان های زیست سازگار

دندان

از جمله کاربردهای مهم بیوسرامیک‌ها، "غشاهای" سرامیکی هستند. غشاها این توانایی را دارند که یون‌ها و اجزای خاصی را جذب کنند و آب دریا را به آب شیرین تبدیل کنند. قطعاً شیرین کردن آب یک آرزوی دیرینه بشری بوده و در آینده عامل تعیین‌کنندة بقای بشر نیز خواهد بود. بیوسرامیک‌ها همچنین پساب‌های صنعتی را به منابع آبی مناسب تبدیل می‌کنند.

سرامیک‌ها و سلامتی 
سرامیک‌ها، این مواد دست‌ساختة بشر، از ابتدای تاریخ تمدن تا به امروز توانسته‌اند مواد بسیار مفیدی را در اختیار انسان‌ها قرار دهند. از سفالینه‌های هزاران سال قبل تا راکتورهای هسته‌ای و اخیراً نیز محافظ سفینه‌های فضایی و غیره. یکی از کاربردهای مواد سرامیکی که در ارتباط نزدیک با زندگی بشر است، شامل بکارگیری قطعات سرامیکی در بدن انسان می‌باشد. به این دسته از سرامیک‌ها "بیوسرامیک (Bio-Ceramic)" گویند.
بیوسرامیک‌ها گروهی از سرامیک‌های پیشرفته هستند که دارای کاربردهای پزشکی و بهداشتی زیادی هستند. این مواد به‌عنوان جایگزینی برای بعضی از اعضای بدن استفاده می‌شوند و دارای خواصی هستند که با محیط بدن سازگاری دارند. از جنبه دیگر، این سرامیک‌ها به‌علت خواص مطلوبشان کاربردهای زیادی در بهینه ساختن منابع حیاتی بشر مانند آب، خاک و غیره دارند. 
یکی از چالش‌های اصلی آیندة بشریت رقابت بر سر تامین منابع بهداشتی است. به‌طوری که "پروفسور نیوهام" معتقد است آینده از آن منابع آب، بهداشت و سلامت است. بنابراین کنترل وضعیت بهداشتی و سلامتی بشر امری است که از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ به‌گونه‌ای که آیندة بشر به سلامت این منابع وابسته است و باید در مورد مواد اولیه و توانمندی آن بسیار بررسی و تلاش شود. بیوسرامیک‌ها در این زمینه نقش عمده‌ای را ایفا می‌کنند. 
این دسته از سرامیک‌ها اهمیت فراوانی در زندگی روزمره یافته اند. البته استفاده از مواد مختلف به‌عنوان "ایمپلانت (Implant)" به دورة قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. اما از اواخر قرن نوزدهم، در اثر پیشرفت و افزایش اطلاعات پزشکی در این مورد کوشش‌های جدی انجام گرفت. 
اولین مواد مصرفی به‌عنوان ایمپلانت، ترکیبی از برنج و مس بود که به‌دلیل خوردگی شدید این مواد در بدن، استفاده آن‌ها با شکست مواجه شده است. از آنجایی که در پزشکی مدرن ضرورت استفاده از مواد مختلف به‌منظور ترمیم عیوب بدن انسان احساس می‌شد، پلیمریست‌ها گسترة وسیعی از این مواد را برای استفاده به جامعه پزشکی معرفی کردند و متالورژها نیز با استفاده از آلیاژهای جدید و متفاوت، قطعات ارتوپدیک بسیاری برای بدن ساختند. اما حتی این مواد نیز به‌علت خوردگی شیمیایی در بدن ایجاد عارضه می‌کرد؛ حال آنکه بسیاری از ایمپلانت‌ها، مانند اتصال مصنوعی در مفاصل ران، بایستی برای همیشه در بدن انسان باقی می‌ماند. از این رو، پژوهشگران برای دستیابی به موادی با مشخصات بهتر به دنیای سرامیک راه پیدا کردند.
تجربه و بررسی‌های علمی و فنی نشان داده است که سرامیک‌ها به طور ذاتی زیست‌سازگارترین مواد موجود می‌باشند که دلیل این امر را باید در ماهیت ترکیبات سرامیکی نسبت به دو دسته دیگر مواد یعنی فلزات و پلیمرها جستجو کرد.
فلزات علی‌رغم اینکه خواص مکانیکی مطلوبی دارند ولی در تماس با بافت‌های زنده بدن دچار خوردگی الکتروشیمیایی می‌شوند که این به‌دلیل ماهیت این دسته از مواد است که دارای الکترون آزاد می‌باشند. حتی فلزاتی که خنثی به‌نظر می‌رسند اثرات نامطلوبی در داخل بدن دارند و بدین ترتیب بیشتر فلزات از دیدگاه زیست‌سازگاری گزینه‌های مناسبی جهت استفاده در بدن نیستند. پلیمرها نیز صرف‌نظر از خواص مکانیکی ضعیف، با بدن سازگار نبوده و در محیط‌های فیزیولوژیک، پایداری شیمیایی مطلوبی ندارند. 
اما در مورد سرامیک‌ها داستان به‌گونه‌ای دیگر است. بعضی از مزایای سرامیک‌ها (از جنبه زیست‌سازگاری) نسبت به مواد دیگر عبارتند از: 
1) عموماً سرامیک‌ها از عناصری تشکیل می‌شوند که آن عناصر به‌صورت طبیعی در محیط بدن وجود دارند که از آن‌جمله می‌توان به کلسیم و فسفر اشاره نمود. 
2) پیوندهای تشکیل‌دهنده ترکیبات سرامیکی نوعاً کوالانسی و یونی می‌باشند و به‌ جز موارد بسیار اندکی مثل گرافیت، در این ترکیبات الکترون آزادی وجود ندارد و بنابراین اغلب این مواد، ضعف خوردگی الکتروشیمیایی ندارند.
3) وقتی سرامیک‌ها در معرض تخریبات بیولوژیک از جانب بدن قرار می‌گیرند می‌توانند از لحاظ شیمیایی تا مدت‌های زیادی دوام بیاورند که این زمان می‌تواند در حد مدت عمر یک انسان باشد.
4) اگر بدن بتواند بنا به دلایلی بیوسرامیک را تخریب کند، خطر محصولات ناشی از تخریب سرامیک‌ها به مراتب کم‌تر از خطر فلزات و پلیمرها در بدن است. 
بنابراین از مجموع این دلایل می‌توان گفت سرامیک‌ها سازگارترین و مناسب‌ترین مواد برای استفاده در بدن و محیط فیزیولوژیک می‌باشند. 

- خصوصیاتی که یک ایمپلانت دایمی سرامیکی باید داشته باشد عبارتند از: 
1- سازگاری بیولوژیکی: عموماً مواد ایمپلانت باید با بافت‌های بدن سازگاری داشته باشند و ایجاد حساسیت و مسمومیت نکنند. 
2- عدم خوردگی: در بدن موجود زنده خوردگی بیولوژیکی روی ندهد. 
3- کارآیی در عملکرد: باید بتواند به‌نحو مطلوب وظیفه‌ای را که در هر نقطه از بدن بر عهده آن قرار می‌دهند به‌خوبی انجام دهد. 
4- قابلیت استریلیزه شدن: قابلیت استریل و ضدعفونی شدن را داشته باشد، بدون اینکه تغییری در ترکیب آن ایجاد کند. یا باعث تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی شود. 
5- قابلیت دسترسی: قابل دسترس بوده و به‌راحتی تولید شود. 
بیوسرامیک‌ها کاربردهای بسیاری در بدن از جمله لگن، شانه، زانو، تعمیر استخوان‌های آسیب دیده، درمان بیماری‌ها و کاشت‌های دندانی خواهند داشت.
در یک پیشرفت علمی جدید، مطالعات کلینیکی بر روی زانوی سرامیکی انجام گرفته است که این زانو می‌تواند کاملاً جایگزین زانوی انسان شود. این زانوی سرامیکی از اکسید زیرکنیم ساخته شده است. با شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی نشان داده شده است که زانوی زیرکنیایی، 25 درصد سایش کم‌تری از زانوهای فلز/ پلی اتیلن قبلی دارد. 
- تقسیم بندی بیوسرامیک‌ها
بیوسرامیک‌ها را معمولاً از چند زاویه می‌توان دسته‌بندی نمود. یکی از مهم‌ترین روش‌های تقسیم‌بندی بیوسرامیک‌ها صرف‌نظر از ماهیت و جنس آن‌ها، بر اساس واکنشی است که محیط فیزیولوژیک بدن با آن‌ها انجام می‌دهد که این یک پارامتر بسیار مهم است. بر این اساس بیوسرامیک‌ها را به سه دسته تقسیم‌بندی می‌کنند: 
1) بیوسرامیک‌های تقریباً خنثی: موادی هستند که با محیط بدن واکنشی نمی‌دهند و از لحاظ شیمیایی خنثی هستند. مثل آلومینا، زیرکنیا و کربن که این سرامیک‌ها به‌دلیل خنثی بودن شیمیایی، زیست‌سازگار می‌باشند. 
2) بیوسرامیک‌های فعال: موادی هستند که با بدن واکنش نشان می‌دهند که این واکنش‌ها مخرب نیست، بلکه مثبت بوده و سازگار با بدن می‌باشد. به‌عنوان مثال می‌توان به کلسیم فسفات‌ها و در راس آن‌ها به هیدروکسی آپاتیت اشاره نمود که کلسیم فسفات، زیست‌سازگار و شاید به‌نوعی مهم‌ترین بیوسرامیک باشد.
3) بیوسرامیک‌های جذب شونده: این دسته از مواد که بیشتر برای تعمیرات و پشتیبانی‌های موقت مورد استفاده قرار می‌گیرند به‌دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، می‌توانند در محیط‌های آبی مثل محیط بدن به اجزای تشکیل دهنده خود تجزیه شوند ضمن اینکه مواد حاصل از تجزیه آن‌ها در بدن خنثی و بی‌اثر هستند. به‌عنوان مثال می‌توان تری کلسیم فسفات را نام برد که این بیوسرامیک می‌تواند به‌عنوان یک داربست موقت برای زمان مشخصی در بدن مورد استفاده قرار گیرد. 
از کاربردهای مهم این مواد می‌توان به ساخت اجزای بدن برای جایگزینی اعضای آسیب دیده، ساخت دستگاه‌هایی برای کنترل عوامل حیاتی بدن و استفاده از آن‌ها برای بازیابی و بهینه‌سازی منابع حیاتی اشاره کرد. در این زمینه می‌توان از مفصل‌های مصنوعی، ملقمه دندان و ریة مصنوعی که از سرامیک‌های متخلخل ساخته می‌شود، نام برد. 
همچنین با استفاده از بیوسرامیک‌ها وسیله‌ای ابداع شده است که تمام فاکتورهای خون را شناسایی کرده و تمامی اطلاعات بیولوژیکی را هر لحظه در اختیار ما قرار می‌دهد. 
از جمله کاربردهای مهم دیگر بیوسرامیک‌ها، "غشاهای" سرامیکی هستند. غشاها این توانایی را دارند که یون‌ها و اجزای خاصی را جذب کنند و آب دریا را به آب شیرین تبدیل کنند. قطعاً شیرین کردن آب یک آرزوی دیرینه بشری بوده و در آینده عامل تعیین‌کنندة بقای بشر نیز خواهد بود. بیوسرامیک‌ها همچنین پساب‌های صنعتی را به منابع آبی مناسب تبدیل می‌کنند که در آن تعاملی با سیستم بیولوژیکی وجود دارد. نقش و کاربرد این محصولات در آیندة نزدیک که بحران آب و منابع آبی در سرتاسر جهان رخ می‌نماید بیشتر آشکار خواهد گردید. 

- قابلیت‌ها و مشکلات 
محیط بدن نسبت به مواد بیگانه محیطی بسیار سخت‌گیر می‌باشد به‌گونه‌ای که ورود یک ماده به محیط فیزیولوژیک یا محیط زنده با چالش‌های بزرگی روبرو است و بنابراین مسائل بسیار دشواری جهت طراحی و کاربرد بیومواد بر سر راه یک مهندس بیومواد وجود خواهد داشت.
وظایف دشوار زیر را می‌توان از یک بیوسرامیک در حین کارکرد در محیط زنده انتظار داشت: 
1) در محیط زنده بدن خود را حفظ نماید و از بین نرود. 
2) به بافت‌های زنده اطراف خود آسیبی نرساند. 
3) عملکرد خاصی را در محیط بدن از خود نشان دهد. 
4) عملکرد ماده مورد نظر با سازوکارهای طبیعی بدن هماهنگ باشد. 
اتفاقات بسیاری در حین استفاده از ماده خارجی در بدن ممکن است رخ دهد که بهترین آن‌ها وقتی است که تنها خود ماده آسیب ببیند و بدترین اتفاق آن است که ماده به بافت اطراف خود آسیب برساند که اغلب مجموعه‌ای از این دو حالت اتفاق می‌افتد. 
حالت ایده‌آل و مطلوب برای کاربرد بیومواد در بدن زمانی است که ماده مورد نظر کاملاً زیست‌سازگار بوده و بدون اینکه خود از بین برود، ضمن عملکرد مطلوب، به بافت اطراف خود نیز آسیبی نرساند. 

چالش‌هاش توسعه فناوری پیوسرامیک در کشور 
الف) در ایران مشکل عمده‌ای که در این حوزه وجود دارد، این است که متخصصین علم بیومتریال و علم بیولوژی با یکدیگر ارتباط ضعیفی دارند. در این زمینه لازم است که ارتباط سازمانی لازم بین سیستم‌ها و مراکز آموزشی و پژوهشی دارای تجهیزات ایجاد شود. برای رفع این مشکل باید زمینه‌های کار مشترک و تبادل اطلاعات بین این دو بخش فراهم آید؛ به‌نظر می‌رسد تشکیل هسته‌های مشترک تحقیقاتی تحت عناوین مشخص و تعریف شده، اولین و شاید اساسی‌ترین گام باشد. تعریف عناوین اصلی و استراتژیک در این بخش نیز می‌تواند به‌عنوان نخستین وظایف این هسته‌های پژوهشی قرار گیرد. 
ب) از آنجایی که در کشور منابع غنی مواد معدنی وجود دارد، یکی از قابلیت‌های خوب کشور در زمینة بیوسرامیک‌ها مربوط به مواد اولیه است. مشکل اصلی در این زمینه، فقدان توانمندی لازم جهت استحصال مواد با درجة خلوص بالا است. بنابراین آماده‌سازی مواد اولیه و کنترل خواص آن‌ها یکی دیگر از چالش‌های کار بر روی مواد زیستی می‌باشد. 
ج) به‌نظر می‌رسد گرچه تولید بیوسرامیک‌ها در کشور در حال حاضر توجیه اقتصادی ندارد ولی با توجه به پتانسیل‌های موجود پیش‌بینی می‌شود که در آینده توجیه اقتصادی لازم برای تولید این نوع مواد سرامیکی ایجاد شود. تاثیر این مواد در کمک به تامین سلامتی افراد نیز دلیلی بر استراتژیک بودن بیومواد است، لذا این حوزه از سرامیک‌های پیشرفته نیز نیازمند توجه جدی است.

/ 0 نظر / 20 بازدید