مواد هوشمند جدید

 امیدهای تازه‌ای در ساخت پروتزهای ارتوپدی، دندان و قلب

فناوری مرد شش میلیون‌دلاری ( که بخشی از فلز و بخشی از بافت‌های انسانی بود) دیگر تنها در اختیار هالیوود نخواهد بود.

در حالی که مرد شش میلیون‌دلاری از فلزات ساخته شده بود تا توانمندی‌های بیشتری را داشته باشد، گروهی از محققان دانشگاه‌های مختلف به سرپرستی دانشگاه مونترال، فرایندی را برای تولید سطوح فلزی جدید ابداع کردند که منجر به ساخت ایمپلانت‌های پزشکی می‌شود.

این نسل جدید از ایمپلانت‌ها منجر به تسریع روند بهبود می‌شود و به بدن انسان این امکان را می‌دهند که پروتزهای فلزی را راحت‌تر قبول کند.

بر اساس جدیدترین تحقیقات منتشرشده در Nano Letters با عنوان"Nanoscale Oxidative Patterning of Metallic Surfaces to Modulate Cell Activity and Fate" ، دانشمندان از فناوری‌نانو برای تغییر فلزات استفاده کرده‌اند؛ به نحوی که بتواند در رشد سلول‌ها و نمو بدن انسان تأثیرگذار باشد.

یک از جنبه‌های مهم این کشف این است که سطوح فلزی فوق می‌تواند مستقیماً سلول را تحریک کند که این امر منجر به کاهش نیاز به مصرف دارو شده، از اثرات جانبی داروها نیز می‌کاهد.



آنتونی نانسی استاد دانشکده دندان‌پزشکی دانشگاه مونترال می‌گوید: «ما به کمک تغییرات شیمیایی، توانستیم فلزاتی را بسازیم که سطوحی هوشمند دارند و برهم‌کنش‌های مثبتی بر سلول‌ها داشته، به کنترل پاسخ‌های زیستی کمک می‌کنند.»

این کشف می‌تواند به‌عنوان واحد سازنده‌ای برای تولید ایمپلانت‌های جدید فلزی محسوب شود که در ساخت انواع پروتزهای ارتوپدی، دندان پزشکی و پروتزهای قلبی تأثیرات بسیار مثبتی را خواهند داشت.

به کمک etching می‌توان سطوحی با نانوحفره ایجاد نمود، دکتر Nanci و همکارانش از ترکیبات شیمیایی برای تغییر سطوح فلزات مرسوم در پزشکی مانند تیتان استفاده کردند.

اگر این فلزات را در معرض مخلوطی با نسبت مشخصی از اسیدها و اکسیدانت‌ها قرار دهند، سطوح فلزی حالتی اسفنجی و متخلخل در مقیاس نانو پیدا خواهند کرد.

وی می‌گوید: «تحقیقات ما ثابت کرد که برخی از سلول‌ها به این سطوح ناصاف در مقایسه با سطح صاف فلزات، بهتر می‌چسبند.»

این سطوح فلزی متخلخل‌شده با نانوحفرات، در مقایسه با سطوح فلزی صاف مرسوم، افزایش رشد سلول‌های استخوانی، کاهش رشد سلول‌های ناخواسته و تحریک سلول‌های بنیادی را نشان داده‌اند و بیان ژن‌های لازم برای چسبندگی سلولی و رشد سلول‌ها در تماس با سطوح فوق، افزایش یافت.

انواع مختلفی از etchant اثرات مختلفی مانند رشد کنترل‌نشده‌ی سلول‌ها در یک ایمپلانت نامطلوب دارند؛ برای مثال هنگام استفاده از استنت‌های قلبی، نکته‌ی بسیار مهم این است که رشد سلول‌ها باید محدود شود تا مانع از جریان خون نشوند، همچنین در برخی از موارد ممکن است سلول‌ها کپسول‌های ناخواسته‌ای را در اطراف ایمپلانت‌های دندانی تشکسل دهند که موجب افتادن آنها خواهد شد.

این محققان نشان دادند که تیمار ایمپلانت‌ها با استفاده از محلول‌های etchent مختلف، موجب کاهش رشد سلو‌ل‌های ناخواسته خواهد شد.

دکتر نانسی می‌گوید: «با تغییراتی در ترکیب مخلوط‌های فوق، می‌توان نانوطرح‌های متنوعی را در سطح فلز ایجاد نمود که در نتیجه پاسخ‌های سلولی قابل کنترل خواهند شد.»

وی می‌افزاید: «تحقیقات ما مثل شکستن شیشه است. ما یک نمونه‌ی ساده را استفاده کردیم و هنوز تیمارهای شیمیایی بسیاری برای تغییر فلزات مرسوم در ساخت ایمپلانت‌ ها در حال انجام است.»

کشف جدید می‌تواند کلیدی برای توسعه‌ی مواد هوشمندی باشد که نه‌تنها به‌سادگی به‌وسیله‌ی بدن انسان پذیرفته می‌شود؛ بلکه می‌توان به‌طور فعال به محیط زیست اطرافشان نیز پاسخ مناسب بدهند.