پژوهشگران دانشگاه صنعتی سهند تبریز، نانوساختارهایی به منظور استفاده در ساخت مواد فلزی قابل کاشت در بدن تولید نمودند. در این تحقیق رفتار خوردگی و ایمنی استفاده از این نانوساختار مورد ارزیابی قرار گرفته است.
تبریز: افزایش مقاوت به خوردگی مواد فلزی قابل کاشت در بدن
رفتار خوردگی بیومواد فلزی ارتباطی قوی با زیست تخریب پذیری فلزات پزشکی قابل کاشت در بدن انسان دارد. لذا بررسی این ویژگی اهمیت بالایی دارد.
به گفته‌ی حسین ملکی قلعه، فولاد ضد زنگ ۳۱۶L جایگاه ویژه‌ای در ساخت ایمپلنت‌های فلزی دارد. با این حال به دلیل فرآیند خوردگی در محیط بدن در دراز مدت، می‌تواند مشکلات بیولوژیکی را برای فراد به همراه داشته باشد. خورده شدن فلز موجب آزاد شدن یون‌های سمی فلزی همچون نیکل و کروم شده که منجر به حساسیت و عفونت در محیط بدن می‌شود.
ملکی قلعه در ادامه افزود: «ساخت فولاد ۳۱۶L به شکل نانوساختار به میزان قابل توجهی مقاومت به خوردگی این آلیاژ را در مقایسه با نمونه میکروساختار افزایش می‌دهد. در تحقیق حاضر نیز فولاد ۳۱۶L به منظور بکارگیری برای انواع ایمپلنت در بدن انسان، توسط فرآیند شکل دهی تحت فشار شدید، از ساختار میکرو به ساختار نانو اصلاح گردید.»
ایمپلنت‌های فلزی جهت استفاده در ایمپلنت‌های دایمی مانند کاشت دندان، مفاصل مصنوعی و ایمپلنت‌های غیر دایمی مانند پلیت‌های استخوانی برای ثابت نگه داشتن استخوان شکسته شده، استفاده می‌شوند.
به گفته‌ی این محقق به دنبال اصلاح ساختار فولاد ۳۱۶L به ساختار نانو، رفتار مقاومت به خوردگی این فولاد در محیط مایع بدن، که حاوی یون خورنده‌ی کلر است، به میزان قابل توجهی بهبود پیدا می‌کند. افزایش مقاومت به خوردگی ایمپلنت به کار رفته در محیط بدن، زیست سازگاری و ایمنی آن را در محیط بدن افزایش می‌دهد. همچنین امکان ایجاد حساسیت توسط آزاد شدن یون‌های فلزی از سطح ایمپلنت به دلیل فرآیند خورده شدن ایمپلنت فلزی در محیط بدن را به حداقل می‌رساند.
فولاد اصلاح شده در این طرح از متوسط اندازه ۷۸ نانومتر برخوردار است؛ طبق نتایج حاصل شده مقاومت به خوردگی فولاد نانوساختار ۳۱۶L تولید شده حدود ۴ برابر بیشتر از حالت میکروساختار آن بوده است.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Corrosion (جلد ۷۱، شماره ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۶۷ تا ۳۷۵) منتشر شده و از تلاش‌های حسین ملکی قلعه، کارشناس ارشد مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند تبریز، دکترمحمدحسین فتحی، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، و همکارانشان حاصل شده است.
به گفته‌ی حسین ملکی قلعه، فولاد ضد زنگ ۳۱۶L جایگاه ویژه‌ای در ساخت ایمپلنت‌های فلزی دارد. با این حال به دلیل فرآیند خوردگی در محیط بدن در دراز مدت، می‌تواند مشکلات بیولوژیکی را برای فراد به همراه داشته باشد. خورده شدن فلز موجب آزاد شدن یون‌های سمی فلزی همچون نیکل و کروم شده که منجر به حساسیت و عفونت در محیط بدن می‌شود.
ملکی قلعه در ادامه افزود: «ساخت فولاد ۳۱۶L به شکل نانوساختار به میزان قابل توجهی مقاومت به خوردگی این آلیاژ را در مقایسه با نمونه میکروساختار افزایش می‌دهد. در تحقیق حاضر نیز فولاد ۳۱۶L به منظور بکارگیری برای انواع ایمپلنت در بدن انسان، توسط فرآیند شکل دهی تحت فشار شدید، از ساختار میکرو به ساختار نانو اصلاح گردید.»
ایمپلنت‌های فلزی جهت استفاده در ایمپلنت‌های دایمی مانند کاشت دندان، مفاصل مصنوعی و ایمپلنت‌های غیر دایمی مانند پلیت‌های استخوانی برای ثابت نگه داشتن استخوان شکسته شده، استفاده می‌شوند.
به گفته‌ی این محقق به دنبال اصلاح ساختار فولاد ۳۱۶L به ساختار نانو، رفتار مقاومت به خوردگی این فولاد در محیط مایع بدن، که حاوی یون خورنده‌ی کلر است، به میزان قابل توجهی بهبود پیدا می‌کند. افزایش مقاومت به خوردگی ایمپلنت به کار رفته در محیط بدن، زیست سازگاری و ایمنی آن را در محیط بدن افزایش می‌دهد. همچنین امکان ایجاد حساسیت توسط آزاد شدن یون‌های فلزی از سطح ایمپلنت به دلیل فرآیند خورده شدن ایمپلنت فلزی در محیط بدن را به حداقل می‌رساند.
فولاد اصلاح شده در این طرح از متوسط اندازه ۷۸ نانومتر برخوردار است؛ طبق نتایج حاصل شده مقاومت به خوردگی فولاد نانوساختار ۳۱۶L تولید شده حدود ۴ برابر بیشتر از حالت میکروساختار آن بوده است.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Corrosion (جلد ۷۱، شماره ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۶۷ تا ۳۷۵) منتشر شده و از تلاش‌های حسین ملکی قلعه، کارشناس ارشد مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند تبریز، دکترمحمدحسین فتحی، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، و همکارانشان حاصل شده است.
