فن‌آوري نانو در توليد مجدد بافت‌هاي بدن، بافت‌هاي جايگزين و به عنوان ترميم‌کننده ايده‌اي جديد ارائه نموده است. مواد کاشتني در بدن ممکن است باعث واکنش‌زايي سيستم ايمني بدن، خوردگي، اتصال نامناسب و کوتاه‌مدت گردد. اين عوارض سبب مي‌شوند که به علت شل شدگي دوباره روي کاشتنيها عمل جراحي صورت گيرد. بنابراين براي اتصال، چسبندگي بيشتر و توليد يک منطقه سطحي به حجمي بزرگ‌تر و نيز رفع اين عوارض از روش‌هايي مانند پوشش کاشتنيها استفاده مي‌شود. اين روش در کاشتني‌هاي بافت‌هاي سخت مانند استخوان و دندان کاربرد بيشتري دارد.
پوشش کاشتنيها
رويکرد جديد براي افزايش طول عمر کاشتني، پوشش دادن نانوساختاري سطوح کاشتنيها است. مواد زيست‌سازگار و نانوساختار نسبت به نوع ماکروساختار آن عملکرد زيستي بهتري نشان مي‌دهند. نانومواد استفاده شده در پوشش‌دهي کاشتنيها مي‌توانند باعث افزايش زيست‌سازگاري، چسبندگي، ماندگاري و دوام آنها شوند. کاشتني‌هاي دنداني و ارتوپدي چندين سالي است که به کار برده مي‌شوند. (از ذرات هيدروکسي آپاتيت (HAP) براي پوشش کاشتني‌هاي hip که در سال 1960ميلادي مطرح شده و امروزه کاربرد زيادي در بدن دارد استفاده مي‌شود. اين ذرات علاوه بر پوشش کاشتني hip، در پيچ‌هاي فلزي نيز استفاده مي‌شوند).
نانومواد ديگري همانند پلي وينيل الکل (PVA) (به عنوان پوشش‌دهنده و کاشتني در رگ‌هاي خوني در قلب مصنوعي، پيوند عروق و کاتترها و به عنوان پخش‌کنندة لخته‌هاي خوني و جلوگيري از شکل‌گيري آنها)، کيتوسان و دکستران در نانوذرات مغناطيسي (براي جداسازي يا از بين بردن سلول‌هاي سرطاني و ميکروارگانيسم‌ها) امروزه مورد تحقيق و مطالعه زيادي قرار گرفته‌اند.
پوشش نانوساختار الماس
آلياژهاي Co-Cr براي اتصالات و پلي‌اتيلن‌ها با وزن مولکولي بالا در حفرات به کار مي‌روند اما مشکل اينجاست که آلياژهاي کبالت زيست‌سازگاري مناسبي با بدن ندارند و پلي‌اتيلن با وزن مولکولي بالا نيز به علت سايش بالا و شل‌شدن براي بدن مناسب نيست. تيتانيوم به عنوان يک جايگزين داراي زيست‌سازگاري مناسبي است اما باز هم مشکلات زيستي را به همراه دارد. يکي از راه‌هاي مناسب براي بالا رفتن کيفيت کاشتني‌هاي تيتانيوم، پوشش‌دهي آنها با الماس مي‌باشد. اين پوشش مي‌تواند با روشCVD بر روي کاشتنيها رسوب داده شود. لذا با انتخاب مناسب شرايط فرآيند (ترکيب گاز) مي‌توان لايه‌هاي نانو بلوري الماس، با ضخامت حدود 15 نانومتر ايجاد کرد. اين لايه‌ها زيست‌سازگاري بالايي داشته و براي اشخاصي که حساسيت دارند مناسب هستند.
هيدروکسي آپاتيت (HAP)
حدود 70% وزن استخوان را HAP تشکيل مي‌دهد اين ماده به علت کنش فيزيکي قوي براي کاشتنيها مناسب است. HAP براي پوشش دادن کاشتني‌هاي تيتانيومي و کبالت کروم به کار مي‌رود تا باعث تسريع استخوان‌سازي شود.
اين به علت شباهت ساختاري اين ذرات به استخوان و چسبندگي سلولي آنها است. نانوذرات HAP با ويژگي‌هاي مشابه به استخوان بدن، يک ماده مناسب براي پوشش هستند. کاشتني‌هاي استخواني ساخته شده با مواد متداول شکننده‌اند و اين به علت اندازة بزرگ دانه‌ها و همچنين آلودگي‌هاي سطوح مولکولي و ناخالصي‌ها است که در نهايت باعث پس‌زدگي کاشتني از بدن مي‌گردد.
اما با بهره‌گيري از نانوذرات HAP درصد خلوص مولکولي افزايش و ويژگي‌هاي مکانيکي نيز بهبود مي‌يابد. کاشتني‌هايي با چنين پوششي، کمترين شکستگي و پس‌زدگي را خواهند داشت. همچنين براي چسبيدن به استخوان و موارد ديگر نيز از نانوذرات HAP براي پوشش استفاده مي‌شود.
پوشش‌دهي استنت‌ها (Stents)
بيماران قلبي دچار عارضة بسته شدن عروق کرونر از استنت‌هاي خيلي کوچک فلزي به عنوان داربست استفاده مي‌نمايند. اين استنت‌ها از نوع فولاد هستند که در عروق جاي مي‌گيرند تا جريان خون به قلب را برقرار کنند و عروق را باز نگه دارند. حدود 30 تا 50 درصد استنت‌ها به علت رشد بافت همبند در محل زخم باعث بسته شدن يا به خطر افتادن جان بيمار به دليل بسته شدن عروق خوني مي‌شوند. مي‌توان با استفاده از نانوذرات تيتانيوم و ديگر مواد به عنوان ماده زيست‌سازگار و پوشش‌دهنده، احتمال ترمبوز را کم نمود.
نانوذرات به عنوان سطوح آنتي‌باکتري
نانوذراتي همانند TiO2 به دليل ويژگي فوتوکاتاليستي اثر ضد باکتري دارند. همچنين به دليل اندازة کوچک آنها شفاف هستند. کاربرد ضدميکروبي نانوذرات تيتانيوم بر روي سطح مي‌تواند براي تجزيه مواد مضر محيطي استفاده گردد.
داربست‌هاي توليد مجدد بافت
مواد نانوساختاري باعث بهبود ويژگي‌هاي داربست بافتي مي‌شوند. همچنين باعث بهبود عملکرد در زمينه‌هايي همانند تاثيرگذاري در ساختار داربست مانند درصد تخلخل، اندازه سوراخ‌ها و استحکام‌دهي مکانيکي داربست مي‌شوند.
نانومواد در مواد کاشتني ساختاري
استخوان يک ماده با استحکام بالا است. استخوان بيشتر از ساير ساختارهاي بدن داراي اتصالات دروني با سوراخ‌هاي مرتبط است که اجازه عبور مواد مغذي و سيالات بدن را از خود مي‌دهد. در مواردي همانند شکست استخوان، عيوب استخواني و غيره، استخوان‌ها نيازمند جبران يا جايگزيني هستند. مواد نانوساختاري همانند نانوسراميک‌هاي با استحکام بالا ( هيدروکسي آپاتيتHAP و آپاتيت فسفات کلسيم CPA) به عنوان پرکننده و شکل‌دهندة عيوب استخواني در ترميم و جبران بافت استخواني به کار برده مي‌شوند. لازم به ذکر است که استخوان به طور طبيعي داراي 70 % وزني HAP است. نانوسراميک‌ها علاوه بر جايگزيني با استخوان‌هاي سبک و استحکام کم، براي استخوان‌هاي وزين و مستحکم نيز به کار مي‌روند. از نانوسراميک‌هاي CPA، با اندازه ذراتي در حدود 50 نانومتر نيز با اتصال به همديگر به عنوان رابط بافت استخواني استفاده مي‌شود.
نانومواد قابل جذب در بدن
پليمرهاي قابل جذب در بدن در کاربردهاي پزشکي مانند توليد نخ‌هاي بخيه کاربرد وسيعي دارند. کاشتني‌هاي نانوساختاري قابل جذب در بدن به گونه‌اي سنتز مي‌شوند تا با سرعتي مناسب تجزيه گردند و به سمت التيام بافت هدايت شوند. البته اين نانوذرات در سيستم رهايش دارويي هم کاربرد فراواني دارند.
مواد هوشمند (Intelligent materials)
اين مواد با تغييرات محيطي همانند دما, فشار, و... تغيير مي‌يابند. اين تغيير بر اثر فرايندهاي فيزيکي و شيميايي حاصل از مکانيزم‌هاي تاثيرگذار بدن است. به عنوان نمونه، ماهيچه‌هاي مصنوعي با استفاده از پليمرهاي هوشمند در برابر ويژگي‌هاي مکانيکي خم و راست مي‌گردند و انعطاف‌پذير هستند. نمونه ديگري از اين مواد، هيدروژل‌ها هستند که در سيستم رهايش دارويي بکار مي‌روند و در محيط شيميايي بدن قابل حل هستند.
منبع: روزنامه اطلاعات