הצגת סגסוגות ביו-קומפטביליות במקום שתלי עצם

​​​​​​​חוקרים איראנים הראו כי סגסוגות מבוססות טיטניום בעלות אנטרופיה גבוהה יכולות להיות אלטרנטיבה מתאימה לשתלי עצם קיימים, משום שהן אינן גורמות לרעילות בגוף ובעלות ביו-תאימות גבוהה בגוף.

על פי IRNA, חוקרים מאוניברסיטת אמירקביר לטכנולוגיה, מהרנגיז רג'בי ואלהאם רג'בי, בוגרי תוכנית הדוקטורט של אוניברסיטת אמירקביר לטכנולוגיה, בהדרכתו של קמרן דהקאני, חבר סגל האוניברסיטה, יישמו פרויקט מחקר שכותרתו "תכנון וייצור של סגסוגות חדשות בעלות אנטרופיה גבוהה TiZrNbMoV ו-TiZrNbMoTa כדי לחקור את תכונות הקורוזיה, הבלאי והביו-תאימות שלהן".

רג'בי הסבירה: באופן מסורתי, סגסוגת Ti-6Al-4V נחשבת לשתל העצם הנפוץ ביותר כיום, אך תמיד קיימות חששות לגבי עמידות בפני שחיקה וריכוז היונים המשתחררים בגוף על ידי סגסוגת זו.

היא הדגישה: במהלך השימוש בסגסוגת מסורתית זו, שחרור יוני ונדיום ואלומיניום רעילים סביב הרקמה מוביל למחלות כמו אלצהיימר ומחלות נוירולוגיות. בנוסף, קצב הבלאי הגבוה במפרקים מלאכותיים הוא חולשה נוספת של סגסוגת Ti-6Al-4V המסורתית, ולכן החוקרים סבורים שעמידות הבלאי הנמוכה של טיטניום וסגסוגותיו יכולה להפחית את חיי החומרים הביולוגיים בגוף.

לדברי רג'בי, בשל עמידות הבלאי הנמוכה של סגסוגת Ti-6Al-4V, שאריות בלאי במהלך השירות עלולות להוביל לדלקת רקמות ולמחלות אחרות.

הדוקטורנטית מאוניברסיטת אמירקביר לטכנולוגיה המשיכה: לכן, בהתחשב במגבלות ובבעיות אלו של סגסוגות מסורתיות, לאחרונה סגסוגות חדשות בעלות אנטרופיה גבוהה זכו לתשומת לב רבה כחלופה לחומרים ביולוגיים נפוצים, מצד אחד בשל תכונותיהן הייחודיות ומצד שני בשל התאימות הביולוגית הגבוהה שלהן.

היא ציינה: לכן, במחקר זה, שתי סגסוגות חדשות בעלות אנטרופיה גבוהה TiZrNbMoV ו-TiZrNbMoTa תוכננו ויוצרו באמצעות תוכנות יחסים תרמודינמיים וסימולציה לייצור חומרים ביולוגיים. לאחר מכן, הושוו תכונות התאימות הביולוגית שלהן לסגסוגת Ti-6Al-4V המסורתית. תוצאות הבדיקות שבוצעו על סגסוגת האנטרופיה הגבוהה החדשה Ti35Nb25Zr15Mo15V10 הראו כי סגסוגת זו מפגינה עמידות גבוהה בהרבה בפני קורוזיה בסביבות שונות, במיוחד בסביבה המדמה את הגוף, בהשוואה לשתל Ti-6Al-4V קונבנציונלי. כמו כן, מחקר התפשטות תאים וכדאיות הראה גם כי סגסוגות האנטרופיה הגבוהה TiZrNbMoV ו-TiZrNbMoTa מפגינות תאימות ביולוגית גבוהה בהרבה ויכולות החלפה מצוינות עם החומר הביולוגי Ti-6Al-4V הקונבנציונלי.

גב' רג'בי הצהירה כי פרמטר חשוב נוסף בבחינת תכונותיהם של שתלים ממתכת הוא מודול האלסטיות של הסגסוגת, שאמור להיות בעל מספר גבוה במיוחד בהשוואה לעצם, והמשיכה: "באופן כללי, מודול האלסטיות של סגסוגות אורטופדיות נפוצות הוא כ-200 עד 300 ג'יגה-פסקל. מודול האלסטיות הגבוה של סגסוגות קונבנציונליות מוביל בטווח הארוך להשפעות של העברת מאמצים, וכתוצאה מכך, התרופפות שתלים ואוסטאופורוזיס. בינתיים, מודול האלסטיות של הסגסוגת בעלת האנטרופיה הגבוהה שתוכננה לאחרונה נמוך מזה של שתלים מסורתיים ועומד על כ-80-100 ג'יגה-פסקל, דבר המצביע על ביו-תאימות גבוהה של הסגסוגת בעלת האנטרופיה הגבוהה שתוכננה לאחרונה."

היא הוסיפה: כמו כן, מחקר התנהגות הבלאי של הסגסוגות הראה כי סגסוגת האנטרופיה הגבוהה TiZrNbMoTa הראתה עמידות בפני שחיקה הגבוהה בכ-61 אחוזים מזו של Ti-6Al-4V. לכן, הסגסוגת שתוכננה לאחרונה יכולה להוות אלטרנטיבה מתאימה מאוד לסגסוגת Ti-6Al-4V הקונבנציונלית ביישומי הנדסה רפואית.

לדברי חוקרת זו, סגסוגות בעלות אנטרופיה גבוהה הן קבוצה חדשה של סגסוגות אשר, בשל תכונותיהן המיוחדות, ניתנות לשימוש במגוון רחב של יישומים, במיוחד בהנדסה רפואית. הסגסוגת בעלת האנטרופיה הגבוהה שעיצבנו מיועדת לשימוש כשתלי עצם ובתחום ההנדסה הרפואית.

היא הוסיפה: "באופן כללי, התכנון והעיבוד של הסגסוגות החדשות בעלות האנטרופיה הגבוהה Ti35 Nb25 Zr15Mo15 V10 ו-Ti35 Nb25 Zr15Mo15 Ta10 עבור יישומים רפואיים ועם ביו-תאימות גבוהה, שלא נחקרה עד כה, הן אחת החידושים החשובים ביותר של פרויקט זה."

MR