محققان پژوهشگاه مواد و انرژی کرج با انجام یک پروژه آزمایشگاهی تلاش کردند تا عملکرد زیستی سطح یک نوع فولاد زنگ نزن را بهبود بخشند. کاربرد اصلی فولاد اصلاح‌شده در حوزه ایمپلنت‌های استخوانی و دندانی خواهد بود.
مهندسی سطح ایمپلنت‌های فولادی به‌منظور ارتقای عملکرد زیستی
ایمپلنت‌ها وسایل ساخت دست بشر هستند و برای جایگزینی فیزیکی و یا رفتاری اندام‌های بدن جانداران به‌کار می‌روند. ایمپلنت‌های فلزی که برای درمان شکستگی استخوان استفاده می‌شوند، در بین عامه مردم به «پلاتین» معروف هستند اما امروزه در اغلب موارد از فولاد زنگ نزن ساخته می‌شوند. سطح خارجی ایمپلنت‌ها با بافت زنده در تماس هستند و باید رفتاری موسوم به زیست سازگاری از خود بروز دهند. رسیدن به حداکثر زیست سازگاری به‌منزله به حداقل رساندن ریسک واکنش منفی بدن به حضور ایمپلنت است.
مهندس شاهین محمدزاده اصل، دانش‌آموخته مقطع کارشناسی‌ارشد مهندسی پزشکی پژوهشگاه مواد و انرژی کرج، هدف از انجام این طرح را تلاش برای بهبود پاسخ بیولوژیکی بافت میزبان در ناحیه ایمپلنت عنوان کرد و افزود: «در این طرح تلاش کردیم با ایجاد یک پوشش نانوساختار بر روی سطح ایمپلنت و همچنین اصلاح سطحی به کمک لیزر، حضور ایمپلنت را برای بدن انسان قابل تحمل‌تر کنیم.»
وی تصریح کرد: «اعمال هم‌زمان دو عملیات پوشش‌دهی و اصلاح سطحی لیزری موجب افزایش هرچه بیشتر زیست سازگاری و زیست فعالی می‌شود و این موضوع به معنی کاهش خطر پس‌زدگی ایمپلنت توسط بافت میزبان و همچنین افزایش سرعت ترمیم بافت آسیب‌دیده استخوان است.»
این محقق در خصوص مزیت استفاده از لیزر در مقایسه با سایر روش‌های اصلاح سطح گفت: «لیزر به دلیل نفوذ گرمایی کنترل شده و عدم تأثیر ناخواسته بر توده ماده نسبت به سایر روش‌ها از جمله پاشش پلاسمایی از مزیت ویژه‌ای برخوردار است چراکه پوشش‌دهی به روش پاشش پلاسمایی منجر به ایجاد ترک‌های ریز در پوشش شده و این موضوع عملکرد پوشش را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد.»
محمدزاده در خصوص روند اعمال پوشش و عملیات اصلاح سطحی و همچنین نحوه ارزیابی عملکرد نهایی قطعات اصلاح‌شده گفت: «در گام اول نانوذرات هیدروکسی آپاتیت سنتز و مشخصه‌یابی شدند، سپس نانوذرات سنتز شده بر روی سطح قطعات فلزی از جنس فولاد زنگ نزن ۳۱۶L نشانده شده و توسط بیم لیزری تثبیت شدند. در نهایت کارایی پوشش به‌وسیله آزمون‌های خوردگی و سختی سنجی موردارزیابی قرار گرفتند.»
تصاویر میکروسکوپی به‌دست‌آمده از سطح قطعات پوشش‌دهی شده بیانگر ایجاد یک پوشش یک‌دست و یکنواخت بر روی سطح قطعات فولادی است. همچنین نتایج آزمون‌های سلولی حاکی از زنده ماندن و تکثیر سلول‌ها در مجاورت ایمپلنت است.»
این پژوهش حاصل همکاری مهندس شاهین محمدزاده اصل- دانش‌آموخته مقطع کارشناسی‌ارشد، دکتر منیره گنجعلی- عضو هیئت‌علمی و دکتر محمد کریمی- دانش‌آموخته مقطع دکتری پژوهشگاه مواد و انرژی کرج است. نتایج این کار در مجله Surface and Coatings Technology با ضریب تأثیر ۲٫۹۰۶ ( جلد ۳۶۳، سال ۲۰۱۹، صفحات ۲۳۶ تا ۲۴۳) به چاپ رسیده است.
