تطوير أطراف اصطناعية مصنوعة من التيتانيوم المرن

أفادت وکالة آنا الإخباریة، تمكن العلماء الروس من تحديث سبيكة تيتانيوم تُستخدم في صناعة زراعة العظام. وبعد سلسلة من المعالجات الخاصة انخفضت صلابة المادة بمقدار 1.5 مرة، مقارنة بسبائك تيتانيوم أخرى تستخدم على نطاق واسع في الطب. وبالإضافة إلى ذلك لا تحتوي هذه السبيكة على مكونات ضارة يمكن أن تحد من التوافق الحيوي للمادة مع الجسم، وأشار الباحثون إلى أن سبيكة التيتانيوم المعدلة ستكون مفيدة في طب جراحة العظام، على سبيل المثال في حال علاج كسور القدم وعظم الفخذ.

وأشار جاليمزان موكانوف المهندس الباحث في قسم المعالجة الحرارية وفيزياء المعادن في جامعة الأورال الفيدرالية أشار إلى أن مشكلة سبائك التيتانيوم الموجودة والمستخدمة في غرسات العظام تكمن في أنها تحتوي على كمية كبيرة من العناصر الكيميائية التي تقلل من التوافق الحيوي للمادة مع عظام جسم الإنسان، مثل الألومنيوم والفاناديوم. وهذا يمكن أن يؤدي إلى آثار جانبية، وبينها آثار حساسية وسامة ووراثية وغيرها من ردود الفعل. وبالإضافة إلى ذلك، العديد من السبائك صلبة جدا، مقارنة بصلابة العظام. والمادة التي تُصنع منها الزرعة يجب أن تتمتع بخصائص ميكانيكية مشابهة قدر الإمكان للعظم من ناحية القوة والليونة والمرونة.  

وقال موكانوف: "إذا كانت العظام صلبة للغاية، فقد يحدث ضمور وتدهور في أنسجة العظام على الحدود بين العظم والزرعة، مما قد يسبب تشققات في العظام".

واستخدم العلماء سبائك التيتانيوم Ti-39Nb-7Zr كنموذج للدراسة. وباستخدام طريقة الحدادة الدورانية قام المتخصصون بمعالجة السبيكة عند درجة حرارة 450 درجة مئوية، مما جعل من الممكن تغيير هيكلها، وانخفضت الجسيمات الدقيقة (الحبوب) للمادة بحوالي 5-7 مرات، أي من 2.5 ألف نانومتر إلى 500 نانومتر. وهكذا أصبحت المادة أقوى وأكثر مرونة. وإن الجمع بين هذه الخصائص جعل السبيكة الناتجة أقرب إلى سبيكة Ti-6Al-4V المستخدمة على نطاق واسع في الطب، بالإضافة إلى ذلك، فإن السبيكة الجديدة هي أقل سمية.

وشارك في الدراسة العلماء من جامعة الأورال الفيدرالية والمتخصصون من معهد علم المعادن وعلوم المواد التابع لأكاديمية العلوم الروسية للعلوم. وقد أجريت الدراسة بدعم من برنامج "أولويات 2030" الحكومي.