پژوهشگران دانشگاه آزاد نجف آباد جهت دستیابی به خواص بهبود یافته‌ی مواد زیستی قابل استفاده در بدن به بررسی نوعی نانوپوشش کامپوزیتی جدید پرداختند. این نانوپوشش نسبت به ساییدگی و خوردگی مقاوم است.
نجف آباد: تلاش برای بهبود خواص مواد قابل کاشت در بدن با نانوپوشش‌ها
علیرغم کارایی بالای ایمپلنت‌های فلزی مانند تیتانیوم و آلیاژهای آن در بدن انسان، با این حال مقاومت به خوردگی نه چندان مطلوب در بدن انسان، سازگاری نامناسب، تولید بافت‌هایی که منجر به عدم خون رسانی به سلول‌های استخوان می‌شود و همچنین عدم اتصال مناسب با استخوان و بافت‌های بدن منجر شده تا یک مشکل بزرگ در این زمینه برای آلیاژهای فلزی پیدا شود.
مجید عبداللهی، مدرس دانشگاه آزاد واحد نجف آباد، در خصوص یافتن راهکار مناسب برای رفع این مشکل عنوان کرد: «برای این منظور می‌توان از پوشش‌هایی مانند پوشش‌های نانوکامپوزیتی-سرامیکی که بر روی آلیاژهای فلزی مذکور قرار می‌گیرند، استفاده کرد. اما ساخت پوشش‌هایی با شرایط مطلوب و همچنین روش اعمال این پوشش‌ها بر روی آلیاژهای فلزی بسیار مشکل و در عین حال حساس به شرایط محیط است. بنابراین انتخاب نوع پوشش، پارامترهای فرآیند و روش اعمال پوشش بسیار حائز اهمیت هستند.»
در این طرح یک پوشش نانوکامپوزیتی از ترکیب نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به عنوان زمینه و ماده‌ی سرامیکی دیوپسید(diopside) به عنوان ماده‌ی فرورونده، تولید شده است. این نانوکامپوزیت از خواص مکانیکی مطلوب، زیست سازگاری، پایداری شیمیایی، مقاومت به خوردگی و سایش بالایی برخوردار است. همچنین در میان تمام روش‌های اعمال پوشش نیز روش الکتروفورتیک در ابتدا بهینه سازی و سپس مورد استفاده قرار گرفت.
عبداللهی با اشاره به اینکه یکی از معضلات مهم در مهندسی پزشکی و مباحث مربوط به اورتوپدی، استفاده از روش‌های پیچیده و نیازمند زمان بالا برای ساخت نانوکامپوزیت‌های زیستی است، عنوان کرد: «در این طرح تلاش شده تا در تولید نمونه‌های آزمایشگاهی از روشی ساده و کم هزینه بهره گرفته شود. این روش قادر به تولید پوشش سطح با زبری بسیار پایین، مقاومت به خوردگی و سایش عالی و تولید سطوح بی ترک در جریان عملیات اعمال پوشش است.»
برای دستیابی به افزایش مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی مناسب، با استفاده از روش کم هزینه‌ی آسیاب‌کاری مکانیکی، ماده‌ی سرامیکی جدیدی به نام دیوپسید به زمینه‌ی هیدروکسی آپاتیت تزریق شده است. نمونه‌های تولید شده پس از انجام تف جوشی دو مرحله‌ای و پاشش بر روی سطح، با استفاده از آزمون‌های مختلف از جمله پراش اشعه‌ی ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ نوری مطالعه شدند.
به گفته‌ی این محقق، در بررسی نتایج مشخص شد که با افزایش مقدار دیوپسید به زمینه‌ی هیدروکسی آپاتیت تا ۳۰ درصد وزنی، و بعد از عملیات تف جوشی دو مرحله‌ای، اندازه دانه‌ی نهایی کامپوزیت و همچنین توزیع اندازه ذرات در آن به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. این پدپده از این نظر حائز اهمیت است که برای اعمال پوشش نانوکامپوزیتی با استفاده از روش الکتروفورتیک بر روی فلز- بهترین شرایط- زمانی رخ می‌دهد که توزیع اندازه ذرات کم باشد.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Ceramics International (جلد ۴۱، شماره ۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۲۳۵۵ تا ۱۲۳۶۳) به چاپ رسیده است و مجید عبداللهی، امیرسالار خندان و ابراهیم کرمیان در انجام آن همکاری داشته‌اند.
مجید عبداللهی، مدرس دانشگاه آزاد واحد نجف آباد، در خصوص یافتن راهکار مناسب برای رفع این مشکل عنوان کرد: «برای این منظور می‌توان از پوشش‌هایی مانند پوشش‌های نانوکامپوزیتی-سرامیکی که بر روی آلیاژهای فلزی مذکور قرار می‌گیرند، استفاده کرد. اما ساخت پوشش‌هایی با شرایط مطلوب و همچنین روش اعمال این پوشش‌ها بر روی آلیاژهای فلزی بسیار مشکل و در عین حال حساس به شرایط محیط است. بنابراین انتخاب نوع پوشش، پارامترهای فرآیند و روش اعمال پوشش بسیار حائز اهمیت هستند.»
در این طرح یک پوشش نانوکامپوزیتی از ترکیب نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به عنوان زمینه و ماده‌ی سرامیکی دیوپسید(diopside) به عنوان ماده‌ی فرورونده، تولید شده است. این نانوکامپوزیت از خواص مکانیکی مطلوب، زیست سازگاری، پایداری شیمیایی، مقاومت به خوردگی و سایش بالایی برخوردار است. همچنین در میان تمام روش‌های اعمال پوشش نیز روش الکتروفورتیک در ابتدا بهینه سازی و سپس مورد استفاده قرار گرفت.
عبداللهی با اشاره به اینکه یکی از معضلات مهم در مهندسی پزشکی و مباحث مربوط به اورتوپدی، استفاده از روش‌های پیچیده و نیازمند زمان بالا برای ساخت نانوکامپوزیت‌های زیستی است، عنوان کرد: «در این طرح تلاش شده تا در تولید نمونه‌های آزمایشگاهی از روشی ساده و کم هزینه بهره گرفته شود. این روش قادر به تولید پوشش سطح با زبری بسیار پایین، مقاومت به خوردگی و سایش عالی و تولید سطوح بی ترک در جریان عملیات اعمال پوشش است.»
برای دستیابی به افزایش مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی مناسب، با استفاده از روش کم هزینه‌ی آسیاب‌کاری مکانیکی، ماده‌ی سرامیکی جدیدی به نام دیوپسید به زمینه‌ی هیدروکسی آپاتیت تزریق شده است. نمونه‌های تولید شده پس از انجام تف جوشی دو مرحله‌ای و پاشش بر روی سطح، با استفاده از آزمون‌های مختلف از جمله پراش اشعه‌ی ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ نوری مطالعه شدند.
به گفته‌ی این محقق، در بررسی نتایج مشخص شد که با افزایش مقدار دیوپسید به زمینه‌ی هیدروکسی آپاتیت تا ۳۰ درصد وزنی، و بعد از عملیات تف جوشی دو مرحله‌ای، اندازه دانه‌ی نهایی کامپوزیت و همچنین توزیع اندازه ذرات در آن به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. این پدپده از این نظر حائز اهمیت است که برای اعمال پوشش نانوکامپوزیتی با استفاده از روش الکتروفورتیک بر روی فلز- بهترین شرایط- زمانی رخ می‌دهد که توزیع اندازه ذرات کم باشد.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Ceramics International (جلد ۴۱، شماره ۹، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۲۳۵۵ تا ۱۲۳۶۳) به چاپ رسیده است و مجید عبداللهی، امیرسالار خندان و ابراهیم کرمیان در انجام آن همکاری داشته‌اند.
