دستاورد محققان دانشگاه تهران
بهبود عملكرد مكانیكی-زیستی ایمپلنت ها با امواج فراصوت
اپتیك: محققان دانشگاه تهران با امواج فراصوت و احداث سطح نانوساختار روی نوعی آلیاژ تیتانیوم نوظهور، قابلیت آلیاژ مذكور را برای كاربردهای زیستی درون تنی ارزیابی كرده و متوجه شدند سبب بهبود هفت برابری مقاومت به سایش و دو برابری چسبندگی سلولی نسبت به آلیاژ پایه میگردد.
به گزارش روز یكشنبه گروه علمی ایرنا از ستاد نانو، استفاده از ایمپلنت های استخوانی و دندانی یكی از مدرن ترین روش های درمان شكستگی های استخوانی و لطمه های دندانی به حساب می آید. مواد مورد استفاده برای ساخت این قطعات باید ضمن تحمل شرایط محیطی بدن، خطری احداث نكند. در دهه های اخیر آلیاژهای تیتانیوم توانایی خودرا در این حوزه به اثبات رسانده اند و تلاش ها برای بهینه سازی هرچه بیشتر این آلیاژها ادامه دارد. در این راستا، محققان دانشگاه تهران با اعمال ضربات مكانیكی فراصوت روی یك نوع آلیاژ تیتانیوم نوظهور و احداث لایه های نانوساختار روی آن، موفق به ارتقای خواص مكانیكی-زیستی این آلیاژ شدند.
دكتر مهدی خردمندفرد، دانش آموخته مقطع دكتری دانشگاه تهران، ضمن امیدبخش خواندن برخی آلیاژهای نوظهور تیتانیوم نوع بتا برای كاربردهای پزشكی، طرح حاضر را گامی در استفاده درون تنی آلیاژ تیتانیوم بتا در مقیاس انبوه دانست و اضافه كرد: در پژوهش حاضر سعی كردیم با اعمال عملیات سطحی فراصوتی روی یك نوع آلیاژ تیتانیوم نوظهور بتا موسوم به TNTZ عملكرد مكانیكی و زیستی این آلیاژ را بهبود بخشیم. مهم ترین و بارزترین خاصیت مكانیكی این آلیاژ، داشتن مدول یانگ پایین و نزدیك به مدول یانگ استخوان است.
وی افزود: اعمال عملیات سطحی فراصوتی سبب میگردد سطح آلیاژ، ساختاری نانویی پیدا كرده و افزایش چند برابری مقاومت به سایش همین طور فعالیت های زیستی را به دنبال داشته باشد.
این محقق درباب نحوه اثرگذاری امواج فراصوت بر خواص سطحی آلیاژ توضیح داد: اعمال فرایند فراصوت روی سطح آلیاژ سبب احداث تغییر شكل پلاستیك شدید سطحی و متعاقب آن كاهش قابل توجه اندازه دانه های سطحی و افزایش مرز دانه میگردد. این سوژه سبب افزایش انرژی سطحی و قابلیت ترشوندگی شده و بهبود چسبندگی سلولی را به دنبال خواهد داشت. از طرف دیگر كاهش اندازه دانه موجب میگردد سختی، مقاومت به سایش و مقاومت به خستگی باز ارتقا پیدا كند.
به گفته خردمندفرد، در مطالعه حاضر سپس اعمال فرایند اصلاحی نانوساختار سطحی فراصوت روی آلیاژ تیتانیوم بتا TNTZ (Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr)، مشخصه یابی ساختاری و فازی سطحی به كمك آزمون XRD انجام شده است. در ادامه جهت بررسی دقیق تر جزئیات ریزساختاری میكروسكوپ الكترون عبوری (TEM) استفاده شده است. در نهایت نمونه ها از منظر عملكرد مكانیكی (سایش و سختی) و زیستی (چسبندگی سلولی) ارزیابی شده اند. برمبنای نتایج به دست آمده، اعمال فرایند نانوساختارسازی سطحی فراصوت روی آلیاژ TNTZ سبب بهبود هفت برابری مقاومت به سایش و دو برابری چسبندگی سلولی نسبت به آلیاژ پایه میگردد.
این تحقیقات حاصل تلاش های دكتر مهدی خردمندفرد- دانش آموخته مقطع دكتری دانشگاه نهران- و دكتر فرشید كاشانی بزرگ- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران- است. نتایج این كار در مجله ی Journal of Alloys and Compounds با ضریب تأثیر 3.779 (جلد 762، سال 2018، صفحات 941 تا 949) انتشار یافته است.
علمی**9157
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب