آلیاژهای فلزی نقش مهمی در ساخت پروتزهای سفارشی سازی شده ایفا می‌کنند. از فلزات به دلیل استحکام مناسب، دوام و زیست سازگاری در ساخت پروتزهای سفارشی استفاده می‌شود. با توجه به محل بیماری، شدت نیرو و سایر عوامل بالینی و مکانیکی می‌توان فلز مورد نیاز را انتخاب کرد. از فلزات مختلفی برای ساخت پروتزهای سفارشی استفاده می‌شود که شامل تیتانیوم، آلیاژ کبالت کروم و فولاد ضد زنگ می باشد
تیتانیوم
تیتانیوم به دلیل زیست سازگاری عالی، مقاومت در برابر خوردگی قابل توجه و استحکام به طور گسترده در ایمپلنت‌ها و پروتزهای ارتوپدی استفاده می‌شود. این فلز توانایی رشد بافت استخوانی در پروتز سفارشی را دارد. تیتانیوم از منظر بیولوژیکی و شیمیایی بی اثر است و نسبت مقاومت به چگالی عالی دارد. علاوه بر این، می‌تواند نیروهای با مقدار بالا را بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند. این ویژگی‌ها پروتز ساخته شده از تیتانیوم را به گزینه مناسب در ساخت ایمپلنت های دندانی، تعویض مفصل ران و جراحی فک و صورت می‌کند
با این حال، یکی از معایب استفاده از تیتانیوم، حساسیت آن به شکست خستگی است که ممکن است منجر به شل شدن ایمپلنت شود و نیاز به جراحی مجدد داشته باشد. اما با در دسترس بودن تکنیک های ساخت پیشرفته مانند ساخت افزودنی، امکان طراحی و ساخت ایمپلنت های سفارشی بر اساس آناتومی بیمار فراهم شده است که می تواند مقدار تنش وارد شده به پروتز را کاهش داده و طول عمر ایمپلنت را بهبود بخشد
آلیاژ کبالت کروم
آلیاژ کبالت کروم یکی دیگر از فلزات مورد استفاده در پروتزهای سفارشی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و خواص سایش عالی است. آلیاژ کبالت کروم مزیت مقاومت در برابر سایش و چکش خواری آن را دارد و به آن اجازه می‌دهد در ساخت اشکال پیچیده مورد نیاز در ایمپلنت های جایگزین مفصلی استفاده شود. اغلب به عنوان یک جزء سر استخوان فمور در آرتروپلاستی لگن و به عنوان کاپ استابولوم استفاده می شود. این پروتزها چقرمگی، سختی و مقاومت خوبی در برابر تغییر شکل در بدن انسان از خود نشان می‌دهند. یکی از معایب این فلز سمی بودن آن است. برای برخی از بیماران واکنش های آلرژیک ایجاد می‌کند و می‌تواند مشکلات بالقوه سلامت روان ایجاد کند. با این حال، این آلیاژها را می توان با لایه ای از مواد سرامیکی پوشانده و لایه‌ای عایق در برابر خوردگی ایجاد کرد و از انتقال یون های فلزی به بافت اطراف پروتز جلوگیری کرد
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ آلیاژی بر پایه آهن، کروم و نیکل است که در ایمپلنت‌ها برای جراحی عمومی، تروما و ارتوپدی استفاده می‌شود. در مقایسه با سایر آلیاژها نسبتاً ارزان است و به داشتن استحکام مکانیکی عالی، پاسخ ایمنی و شفافیت رادیویی معروف است. خواص این فلز آن را به انتخابی مناسب برای پروتزهای قابل کاشت دائم تبدیل می‌کند. فولاد ضد زنگ می‌تواند دمای 200-300 درجه سانتیگراد را تحمل کند و این فلز را برای فرآیندهای استریل کردن بسیار مناسب می کند. یکی از معایب فولاد ضد زنگ وزن آن است. این ویژگی می‌تواند احساس فشار، جابجایی یا کشیدن بافت‌های باقیمانده اطراف پروتز ایجاد کند که برای برخی از بیماران ناراحت کننده است. همچنین این فلز فاقد انعطاف‌پذیری است که می تواند باعث خستگی مکانیکی و خرابی‌های ناگهانی شود
نتیجه گیری
به طور خلاصه هر فلز دارای مزایا و محدودیت های خاصی است. انتخاب یک ماده مناسب به عواملی مانند محل کاشت پروتز، وضعیت بیمار و عملکرد مورد نیاز پروتز بستگی دارد. بنابراین، انتخاب مواد مناسب بر اساس نیازهای بیمار برای اطمینان از نتایج بهتر ضروری است.
منابع و مراجع
[1] Prasad, K., Bazaka, O., Chua, M., Rochford, M., Fedrick, L., Spoor, J., Symes, R., Tieppo, M., Collins, C., Cao, A., Markwell, D., Ostrikov, K. K., & Bazaka, K. (2017). Metallic Biomaterials: Current Challenges and Opportunities. Materials (Basel, Switzerland), 10(8), 884.
[2] Perry F, Metallic Alloys Used in Orthopaedic Implant Applications, Biometals 2014,27:161.
[3] Kovacevic M et al, Advanced Manufacturing Technology for Custom Made Cobalt Chromium Prosthesis – A Review Paper’, Expert Rev Med Devices. Apr 2018.
[4] Garg NR and Prabhuji MLV, Stainless steel a boon to medical device industry – A review, Journal of Healthcare Engineering 2019, vol. 2019, Article ID 8916902, 7 pages.
[5] https://www.sputtertargets.net/application-of-titanium-and-titanium-alloy-in-human-implants.html
[6] https://www.medtalks.in
[7] https://www.medicalexpo.com/