عوامل و عوارض خوردگی ایمپلنت ها در بدن

سیندخت · 5 خرداد، ۱۳۹۱

مقدمه:

بدن و ایمپلنت می توانند در ترکیب با هم مثل یک پیل الکتروشیمیایی ⁽¹⁾ عمل کنند و باعث خوردگی فلزات شوند.

70% بدن را سیالات فیزیولوژیکی مثل خون، مایع لنفاوی و آب برون سلولی تشکیل می دهند که خود حاوی آنیون ها و کاتیون هایی از قبیل ^-Cl، ^2- So₄ و... Ca²⁺، Na⁺و... و همچینین مواد آلی مثل آلبومین، هموگلوبین، فیبرینوژن و... است. پس سیالات بدن می توانند به عنوان یک محلول الکترولیت برای پیل عمل کرده و باعث خوردگی ایمپلنت شوند(که نقش آند را بازی می کند).

خوردگی با تغییر در فلزات و ایجاد شکستگی، شل شدگی و از دست دادن استحکام ایمپلنت، عوارض مشکل سازی مانند سمیّت و التهاب و امراض خطرناک را در بدن ایجاد کرده که برخی از این عوارض بسیار خطرناک می باشند.

پس ما در علم بیومتریال سعی در انتخاب و ترکیب موادی برای ساخت و طراحی ایمپلنت هایی داریم که خوردگی در آنها کمتر اتفاق افتاده و در نتیجه عوارض ناشی از آن را تا حد امکان کاهش داده و یا از بین برده و این فراهم کردن راحتی و آسایش برای بیمار، اساس علم مهندسی پزشکی است.

البته خوردگی یکی از مواردی است که باید در انتخاب مواد، برای ساخت ایمپلنت به آن دقت کرد. عوامل دیگری نیز بر ایمپلنت های بدن موثر اند:

1. نوع بافت میزبان

2. درجه آسیب دیدگی بافت

3. فرآیند التیام

4. طرح و جنس ایمپلنت

* خوردگی:

میزان خوردگی فلزات به طرح و جنس ایمپلنت وابسته است.

برای اینکه در بدن تحریک بافتی ایجاد نشود باید سرعت خوردگی کمتر از 0.01 m in باشد⁽²⁾. برای کنترل این فاکتور باید در انتخاب طرح و جنس ایمپلنت دقت زیادی داشته باشیم.

روی سطح برخی از فلزات در تماس با اکسیژن یک لایه Passive تشکیل شده و این لایه مانع خوردگی مجدد خواهد شد.

در زیر معایب و مزایای فلزاتی را که عموما برای ساخت ایمپلنت انتخاب می شوند را بررسی کرده ایم:

[TABLE=align: center]

[TR]

[TD]نوع فلز یا آلیاژ

[/TD]

[TD]مزایا

[/TD]

[TD]معایب

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]فولاد ضد زنگ

[/TD]

[TD]- وجود لایه Passive

-وجود کُرُم که خاصیت ضد خوردگی دارد

[/TD]

[TD]سنگین است

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]تیتانیوم

[/TD]

[TD]- به مرور زمان در ترکیب با اکسیژن خوردگی آن کم می شود

- سبک

- ارزان

[/TD]

[TD]واکنش پذیری بالایی دارد

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]آلیاژهای Co/Cr

[/TD]

[TD]- وجود کُرُم که خاصیت ضد خوردگی دارد

[/TD]

[TD]حساسیت زایی

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]زیرکونیوم(خالص استفاده نمی شود)

[/TD]

[TD]- وجود کُرُم که خاصیت ضد خوردگی دارد

[/TD]

[TD]-

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]سرامیک

[/TD]

[TD]- واکنش پذیری کم

[/TD]

[TD]- گران

- شکننده

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]طلا- نقره- پلاتین- تانتالُم و...

[/TD]

[TD]- پتانسیل الکتریکی بالایی دارند و در مقایسه با بقیه فلزات مانند کاتد عمل کرده و اکسید(خورده) نمی شوند

[/TD]

[TD]گران قیمت اند

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]اکسید آلومینیوم

[/TD]

[TD]- واکنش پذیری کم

- ارزان

[/TD]

[TD]-

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]...

[/TD]

[TD]

[/TD]

[TD]

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

همچینین اغلب آلیاژهایی که شامل کبالت باشند، فلزات خوبی هستند اما حساسیت بالایی در پوست ایجاد می کنند مثل وانادیم.

از فلزات ذکر شده می توان با سرامیک آلیاژهای دیگری نیز تهیه کرد. اما سرامیک علاوه بر مزیت خوبَش(واکنش پذیری کم) مشکلات مذکور را نیز دارد.

علاوه بر جنس، طرح و شکل ایمپلنت نیز بسیار مهم است و بر خوردگی تاثیر می گذارد. به طوری که هر چقدر نقاط فرو رفته و برجسته کمتر بوده و ایمپلنت سطح صافتری داشته باشد خوردگی در آن کمتر رخ می دهد. چون فرورفتگی و برجستگی و نقاط نوک تیز و… به دلیل ایجاد اختلاف غلظت، میزان خوردگی را افزایش می دهند.

همچنین PH محیطی که ایمپلنت در آن کاشته می شود، یکی دیگر از فاکتور های بررسی خوردگی است. در حالت عادی PH بدن خنثی و در حدود 7.4 تا 7.6 است ولی هنگامی که ایمپلنت داخل بدن قرار می گیرد PH بدن را در چند روز اول تا حدود 8.2 افزایش می دهد. در چند روز بعد فرایند التیام زخم رخ داده و هنگام التهاب آنزیم کلاژناز(از بین برنده کلاژن) به محل زخم آمده و کلاژن را از بین می برد و ترشح این آنزیم باعث کاهش PH تا حدود ۵.۸ می شود و نهایتا در هفته ی سوم PH به مقدار طبیعی خود می رسد. پس هنگام انتخاب ایمپلنت باید آنهایی انتخاب شوند که در PH 5 تا9 قابل استفاده باشند.

همچینین تغییر PH می تواند ما را از خرابی، عدم کارایی مناسب ایمپلنت و یا ایجاد مشکل در بافت مطلع سازد. برای مثال اگر موضع جراحی عفونی شود مدت زمان التیام ممکن است تا 1 ماه طول بکشد، پس PH پایین بوده و پس از حدودا یک ماه یا بیشتر به حد طبیعی می رسد. هنگام خون مردگی نیز همین مکانیزم رخ خواهد داد.

به طور کلی عوامل موثر بر خوردگی در محیط بیولوژیک به شرح زیر هستند:

1. مولکول های بیولوژیکی که داخل بدن وجود دارند، باعث به هم خوردن تعادل واکنش های آندی و کاتدی می شوند و در نتیجه سرعت خوردگی زیاد می شود.

2. مولکول های بیولوژیکی می تواننند به لایه Passive بچپسبند. پس در یک قست غلظت اکسیژن زیاد و در قسمت دیگری از سلول(لایه Passive) غلظت اکسیژن کم شد و در نهایت به دلیل تفاوت غلظت، تعادل به هم خورده و خوردگی افزایش می یابد.

3. پایداری لایه اکسیدی به میزان PH و پتانسیل الکترود بستگی دارد. پروتئین ها نقش حامل الکترون را بازی می کنند، پس می توانند با جابجا کردن الکترون ها تعادل واکنش را به هم زده و خوردگی را زیاد کنند.

4. باکتری ها نیز یک سری محصولات متابولیکی ایجاد می کنند. پس PH را تغییر داده و بر خوردگی تاثیر می گذارند.

در علم ترمودینامیک برای پیش بینی خوردگی فلزات از نمودار (دیاگرام) پوربه استفاده می کنند.

نمودار پوربه(Pourbaix diagram) نوعی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

است که با استفاده از آن می‌توان شرایط لازم را برای پایداری

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

یک

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

آبی را با یک یا چند فاز جامد تعیین نمود. این نمودارها فاز پایدار را در

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

ورود

عوامل و عوارض خوردگی ایمپلنت ها در بدن

ارسال های توصیه شده

سیندخت 18786

لینک به دیدگاه

سایت نواندیشان

انجمن نواندیشان

جریان فعالیت های من

کسب درآمد کنید