نانو ذرات نویدبخش تولید محصولات ارتوپدی با قابلیت جایگزین شدن با استخوان آسیب دیده

به گزارش چابک آنلاین به نقل از ایسنا،  گزارش صنعتی با موضوع "کاربرد فناوری نانو در پروتزها و ایمپلنت‌های ارتوپدی" از سوی ستاد نانو منتشر شده است و در آن به جزئیات مربوط به کاربردها و تاثیرات فناوری پروتزها و ایمپلنت‌های ارتوپدی در حوزه پزشکی پرداخته شده است.

نرخ استفاده از پروتزهای زانو و لگن در طی ۱۰ سال گذشته در بیشتر کشورهای جهان به علت بالا رفتن میانگین سنی جمعیت و همچنین افزایش اعتماد به روش‌های عمل‌های جراحی ارتوپدی برای تعویض مفاصل، افزایش پیدا کرده است. از آنجا که متوسط طول عمر مواد کاشتنی استخوانی کمتر از ۱۵ سال است، به زیست مواد با کیفیت‌تر ارتوپدی نیاز است.

استفاده از فناوری نانو در حوزه تولید پروتزها و ایمپلنت‌های ارتوپدی، سبب افزایش طول عمر و بهبود کیفیت این محصولات خواهد شد.

صنعت ایمپلنت‌های ارتوپدی در حال تجربه یک رشد سریع است، به گونه‌ای که  طبق گزارش آژانس تحقیقــات و کیفیت بهداشت، هر ساله بیش از ۴۵۰ هزار تعویض مفصل لگن در ایالات متحده انجام می‌شود که البته تمام این عمل‌های جراحی موفقیت‌آمیز نیستند و نیاز به جراحی مجدد پیدا می‌کنند.

مشکل تعویض مفاصل روز به روز افزایش می‌یابد، بنابراین فناوری می‌بایست در این زمینه نقش خود را ایفا کند و روش‌های قدیمی را به روز رسانی و سازگارتر کند.

یکی از رایج‌ترین بیماری‌های تخریبی، پوکی استخوان است که ۹.۶ درصد از مردان و ۱۸ درصد از زنان در بالای سن ۶۰سالگی در جهان به آن دچار می‌شوند. اگرچه افزایش سن یکی از فاکتورهای مهم به شمار می‌رود، اما این پدیده در بیماران جوان‌تر نیز بنا بر عللی مانند تصادفات و حوادث در حال رایج ‌شدن است.

نرخ استفاده از پروتزهای زانو و لگن در طی ۱۰ سال گذشته در بیشتر کشورهای جهان به علت بالا رفتن میانگین سنی جمعیت و همچنین افزایش اعتماد به روش‌های عمل‌های جراحی ارتوپدی برای تعویض مفاصل، افزایش پیدا کرده است.

در حال حاضر تعویض مفاصل لگن و زانو بهترین و مؤثرترین روش برای از بین بردن آرتروز، کاهش درد و بازیابی حرکتی بیمار و برگشت به زندگی عادی است؛ چرا که یک عمل معمولی تعویض مفصل با هدف کاهش درد و بازیابی حرکت بیمار و برگشت عملکرد مفصل به حالت عادی انجام می‌پذیرد.

از سوی دیگر تخریب دیسک یک فرایند طبیعی است که با افزایش سن رخ می‌دهد و موجــب تغییراتی در شکل ظاهری و ساختار شیمیایی دیسک می‌شود. این تغییرات زیستی موجب تخریب دیسک و کمر درد می‌شود. در تخریب‌های خفیف که تنها قسمتی از دیسک آسیب‌دیده است، روش‌های مستقل از جراحی مانند انواع ثابت کننده‌های خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هر ساله شرکت‌های تولیدکننده محصولات ارتوپدی بر اساس گزارش سالانه فروش محصولات خود طبقه بندی می‌شوند. بر اساس این گزارش‌ها مجموع فروش این شرکت‌ها بیش از ۴۰ میلیارد دلار در سال است و هر ساله این غول‌های صنعت ارتوپدی سرمایه گذاری بسیاری در خرید محصولات با برند شرکت‌های کوچک فناوری می‌کنند.

نانو مواد با بیشترین کاربرد در ارتوپدی

هیدروکسید آپاتیت به دلیل شباهت آن به ساختار معدنی به طور گسترده‌ای به عنوان سرامیک زیست سازگار در بسیاری از زمینه‌های پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است، اما عمدتا برای تماس با بافت استخوان است.

در پستانداران، اسکلت استخوانی شامل آپاتیت کربناته و تا حدی آپاتیت جایگزین شده است که بر اساس تجمع نانو کریستال‌های آن و همراه شدن آنها با کلاژن، ساختارهای سه بعدی، بافت استخوانی مانند استخوان قشری یا اسفنجی را ایجاد می‌کند.

پلی اتیلن از جمله موادی به دلیل خاصیت روانکاری، استحکام در مقابل ضربه و استحکام سایشی، ۵۰ سال است که در پلیمر در ارتوپدی استفاده می‌شود.

سالانه حدود ۳ میلیون عمل تعویض مفصل در جهان انجام می‌شود که بیشتر آنها توسط این پلیمر انجام شده است.

نانو لوله‌های کربنی از  دیگر موادی است که در این حوزه استفاده می‌شود. نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که استفاده از نانو لوله‌های کربنی به عنوان تقویت کننده باعث افزایش خواص محصولات ارتوپدی می‌شود؛ از این رو است که برخی از شرکت‌ها در محصولات خود از این مواد بهره می‌برند.

محصولات تجاری‌سازی شده نانویی

ایمپلنت‌های مهره گردنی تقویت شده با نانو هیدروکسی آپاتیت تولید شده در دنیا یکی از پیشرفته‌ترین فناوری تثبیت شده است. این محصول به دلیل سازگاری زیستی و فعالیت زیستی، ماده اصلی معدنی در تولید موادی است که بخشی از استخوان از دست رفته را جایگزین می‌کند.

مواد به کار رفته در آن توسط سیستم ایمنی پس زده نمی‌شوند و قادرند به طور فعال به بافت استخوانی سالم متصل شوند.

فیکسچر تولید شده در کشور سوئد موجب کاهش زمان بهبودی، بهبود استحکام پیوند استخوان به ایمپلنت و افزایش میزان استخوان‌سازی می‌شود.

بتونه نانویی استخوانی تولید شده در کشور آلمان که از نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت بهره برده است، ترکیبی از زیست نانو است که برای ترمیم استخوان کاربرد دارد.

این محصول به عنوان یک ماده پرکننده استخوان برای استفاده در درمان نقایص استخوانی مادرزادی و یا نقص ایجاد شده توسط جراحات و تصادفات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نانو فناوری نویدبخش توسعه ایمپلنت‌ها

بدیهی است توقع بهبودی کامل و برگشت به حالت طبیعی بدن بعد از عمل‌های ارتوپدی دور از انتظار است؛ زیرا هیچ گاه مواد سنتزی و مصنوعی نمی‌توانند عملکرد اعضای زیستی را به صورت کامل شبیه سازی کنند؛ چرا که ماده سنتزی و مصنوعی معایب و مشکلاتی را به همراه دارد.

بنابراین محققان در تلاش هستند با پیشــرفت علم و فناوری بتوانند هرچه بهتر توسط مواد سنتزی عملکرد اعضای بدن را شبیه‌سازی کنند. در حوزه ارتوپدی نیز کاربرد مواد نانو می‌تواند راهگشایی برای بهبود خواص این کاشتنی‌های درون تن باشد.

در حال حاضر هزاران مقاله در زمینه استفاده از نانوذرات در راستای بهبود خواص این کاشتنی‌ها انجام شده است که در بحثهای آزمایشگاهی اثربخشی‌های مطلوبی نیز داشته‌اند.

به علاوه در چند دهه اخیر شرکت‌های معروفی به صورت سعی و خطا و همچنین تجاری، محصولات نانو محور را در این زمینه ارائه کرده‌اند که نویدبخش خوبی برای بهبود عملکرد و طول عمر این نوع کاشتنی‌ها است.