آرتھوپیڈکس میں ٹائٹینیم مصر دات مواد کے اطلاق پر تحقیق کی پیشرفت

ٹائٹینیم کھوٹاس کی عمدہ مکینیکل خصوصیات اور آسٹیوجینک قابلیت کی وجہ سے آرتھوپیڈک کلینیکل پریکٹس (جیسے اندرونی فکسشن اسٹیل پلیٹوں اور مصنوعی جوڑ) میں عام طور پر استعمال ہونے والا مواد بن گیا ہے ، لیکن اس میں دھات کی جڑنی اور آئن کی رہائی جیسی حدود ہیں۔ نیا ٹائٹینیم کھوٹ مادی سائنس کے ذریعہ فزیوکیمیکل اور حیاتیاتی خصوصیات کو بہتر بناتا ہے۔ اس مضمون میں آرتھوپیڈک ایپلی کیشن کی تحقیقی پیشرفت کا جائزہ لیا گیا ہے اور فیلڈ کی ترقی کے لئے حوالہ فراہم کیا گیا ہے۔

آرتھوپیڈک ایمپلانٹس کے مواد بنیادی طور پر دھاتیں ہیں ، جن میں سٹینلیس سٹیل ، کوبالٹ اور اس کے مرکب ، ٹائٹینیم اور اس کے مرکب وغیرہ شامل ہیں ، ان میں ٹائٹینیم مرکب ان کے بائیوکمپیبلٹی ، اعلی طاقت ، سنکنرن مزاحمت ، اور کم کثافت جیسے نمایاں فوائد کی وجہ سے کلینیکل پریکٹس میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ حالیہ برسوں میں ، بہت سارے اسکالرز نے پروسیسنگ اور مینوفیکچرنگ کے طریقوں ، سطح میں ترمیم ، ٹائٹینیم مرکب دھات کی تپش اور تزئین و آرائش کے بارے میں - گہرائی کی تحقیق کی ہے ، جس کا مقصد کلینیکل ایپلی کیشنز میں ٹائٹینیم اللوز کے ذریعہ اعلی لچکدار ماڈیولس ، سطح کی جڑنی اور دھات کے آئن کی رہائی کے مسائل کو حل کرنا ہے۔ ان مطالعات سے نہ صرف ٹائٹینیم مرکب کے حیاتیاتی اطلاق کے اثر کو بہتر بنانے میں مدد ملے گی ، بلکہ ویوو میں اوسیسیئنگریشن کی خصوصیات ، اینٹی بیکٹیریل خصوصیات اور حفاظتی خصوصیات کو بھی بڑھایا جائے گا۔ اس مقالے میں ، سطح میں ترمیم اور ترمیم ، ساختی خصوصیات اور ٹائٹینیم مرکب کے مختلف اقسام کے ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کا مختصر طور پر جائزہ لیا گیا ہے ، تاکہ حیاتیاتی استعمال میں ٹائٹینیم اللو کے موجودہ حیثیت ، فوائد اور نقصانات کے ساتھ ساتھ ان کی تحقیق کی ترقی اور مستقبل کی ترقی کی سمتوں کے بارے میں گہرائی سے تفہیم حاصل کی جاسکے۔

1. ہڈی کی ساخت اور ٹائٹینیم کھوٹ کے فوائد اور نقصانات
ہڈی میں میکروسکوپک ، مائکروسکوپک ، اور نانوسکل کی سطح پر ایک پرتوں کا ڈھانچہ ہوتا ہے ، جس میں نامیاتی اور غیر نامیاتی معدنیات دونوں ہوتے ہیں۔ ساخت اور کثافت کے مطابق ، اسے ٹریبیکولر ہڈی اور کارٹیکل ہڈی میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ ٹریبیکولر ہڈی ایک غیر محفوظ نیٹ ورک پر مشتمل ہے جس میں 50 ٪ ~ 90 ٪ اور 0.02 ~ 2 جی پی اے کا لچکدار ماڈیولس ہے ، جبکہ کارٹیکل ہڈی ٹھوس ہے ، جس میں 3 ٪ ~ 5 ٪ اور 3 ~ 30 جی پی اے کا لچکدار ماڈیولس ہے۔ مختلف دباؤ کا اطلاق ہونے کی وجہ سے ہڈی مستقل طور پر تبدیل ہوتی رہتی ہے ، لہذا امپلانٹ اور ہڈی کے مابین کوئی بھی ماڈیولس مماثلت وولف کے قانون سے وابستہ ہڈیوں کی بحالی کا باعث بن سکتی ہے۔ مثالی آرتھوپیڈک امپلانٹ کو ہڈی کے جسمانی کام کو بحال کرتے ہوئے خراب شدہ علاقے میں ہڈیوں کی تخلیق نو کو فروغ دینا چاہئے۔ عام طور پر ، انہیں قدرتی ہڈیوں کے قریب ہونا چاہئے اور مندرجہ ذیل بنیادی خصوصیات کے تحت حکومت کرنا چاہئے۔
(1) بائیوکمپیٹیبلٹی ؛
(2) مکینیکل خصوصیات سے ملاپ ؛
(3) انتہائی غیر محفوظ ڈھانچہ۔
اس کے علاوہ ، اینٹی بیکٹیریل خصوصیات بھی اہم ہیں۔

آرتھوپیڈکس میں ، ٹائٹینیم ایمپلانٹس مختلف قسم کے گٹھیا ، ریڑھ کی ہڈی کے فیوژن ڈیوائسز کے علاج کے ل hip ہپ اور گھٹنے کے مصنوعی اعضاء کی تبدیلیوں سمیت ، جن میں ہپ اور گھٹنوں کے مصنوعی اعضاء کی تبدیلی شامل ہے ، تاکہ دھات کے پلیٹوں ، پیچ ، اور انٹریڈولری نیلوں جیسے مختلف فریکچر فکسشن ڈیوائسز کے استحکام کو یقینی بنایا جاسکے۔ چونکہ امپلانٹیشن کے طریقہ کار کی تعداد میں اضافہ ہوتا جارہا ہے ، مریضوں کو بہت سے خطرات کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے بیکٹیریل انفیکشن ، ناقص اوسیسیگریشن ، اور ایسپٹک سوزش۔ اگرچہ ٹائٹینیم مرکب ان کی عمدہ بائیو کمپیوٹیبلٹی اور سنکنرن مزاحمت کے لئے جانا جاتا ہے ، لیکن ان کی ممکنہ کوتاہیوں کو نظرانداز نہیں کیا جاسکتا: او ly ل ، غیر علاج شدہ ٹائٹینیم مصر دات کے امپلانٹس میں حیاتیاتی طور پر جڑ کی سطح ہوتی ہے ، جو جانداروں کے ساتھ ان کے تعامل کو متاثر کرتی ہے۔ دوم ، خود ٹائٹینیم کھوٹ میں اینٹی بیکٹیریل خصوصیات نہیں ہیں۔ تیسرا ، اس کی اچھی بائیوکمپیٹیبلٹی کے باوجود ، ایک بار جب سطح پر آکسائڈ فلم کو نقصان پہنچا تو ، نقصان دہ دھات کے آئنوں کو خون کے دھارے میں جاری کیا جاسکتا ہے ، جو صحت کی سنگین پریشانیوں کا سبب بن سکتا ہے۔

2. سطح میں ترمیم اور ٹائٹینیم کھوٹ میں ترمیم
ہڈی - ایمپلانٹ انٹرفیس میں ابتدائی ہڈیوں کی ناقص شفا کو postoperative کی ناکامی کی ایک بنیادی وجہ سمجھا جاتا ہے۔ حالیہ برسوں میں ، سطح میں ترمیم کرنے والی ٹکنالوجی کی ترقی نے مذکورہ مسائل کو حل کرنے کے لئے نئے آئیڈیا فراہم کیے ہیں۔ محققین اینٹی - انفیکشن ، آسٹیوجینک ، پہننے - مزاحم ، سنکنرن - مزاحم اور اینٹی- آکسیکرن اثرات کو حاصل کرنے کے لئے ٹائٹینیم مرکب کی سطح میں کچھ مادے شامل کرتے ہیں۔ کیمیائی سطح میں ترمیم کرنے کی تکنیک میں انوڈائزنگ ، مائکرو - آرک آکسیکرن ، الیکٹروفوریٹک جمع ، کیمیائی بخارات جمع ، الکالی حرارتی اور جوہری پرت جمع شامل ہیں۔
کیمیائی بانڈ تشکیل دے کر ، مضبوط بانڈنگ فورسز کے ساتھ نئے مادے منسلک ہیں۔ اس کے علاوہ ، کیمیائی سطح میں ترمیم کرنے والی ٹکنالوجی کو پیچیدہ شکلوں کے ساتھ ایمپلانٹس کے مطابق ڈھال لیا گیا ہے ، جس میں تھری ڈی پرنٹنگ ٹائٹینیم مرکب میں ترمیم کرنے میں اطلاق کے بڑے امکانات موجود ہیں۔ کیمیائی طریقوں کے برعکس ، جسمانی سطح میں ترمیم کرنے والی ٹکنالوجی مادوں کی کیمیائی خصوصیات کو تبدیل نہیں کرتی ہے ، بلکہ ٹائٹینیم مرکب کی سطح کی ظاہری شکل اور مائکروسکوپک مورفولوجی میں ترمیم کرنے کے لئے لیزر ، اعلی -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} توانائی کے ذرات ، الٹراساؤنڈ اور دیگر ٹیکنالوجیز پر انحصار کرتی ہے۔
روایتی سینڈ بلاسٹنگ تکنیک ٹائٹینیم مرکب کی سطح کی کھردری کو بڑھاتی ہے ، جس سے ایمپلانٹس کے ابتدائی استحکام کو بہتر بنایا جاتا ہے۔ لیزر ایک نسبتا new نئی ٹکنالوجی ہے جو نینو میٹر اور مائکومیٹر کی سطح پر مواد کی ساخت کو تبدیل کرتی ہے۔ brane⁃mark et al. کسی مخصوص سائٹ پر امپلانٹ کی سطح میں ترمیم کرنے کے لئے لیزر ٹکنالوجی کا استعمال کیا اور پھر اسے ٹیبیا اور فیمر میں رکھا ، اور نتائج سے ظاہر ہوا کہ اس تکنیک نے ہڈی - ایمپلانٹ انٹرفیس کے لنگر انداز کو بہتر بنایا ہے۔ گٹینس ET رحمہ اللہ تعالی. ٹائٹینیم پلیٹوں پر نانوسکل خصوصیات تیار کرنے کے لئے سطح میں ترمیم کرنے کا طریقہ تیار کیا ، جس کی وجہ سے آسٹیو بلاسٹ میں فرق پیدا ہوا۔ غیر محفوظ ٹائٹینیم ڈھانچے کو ملٹی لیئر جیلیٹن اور چیٹوسن کے ساتھ لیپت کیا گیا تھا جس میں ہڈیوں کے مورفوگینیٹک پروٹین یا وینکوومیسن پر مشتمل تھا ، جس نے پلانکٹنک اور پیروکون بیکٹیریا کے خلاف مضبوط اینٹی مائکروبیل سرگرمی کی نمائش کی تھی۔

سطح کی مختلف کوٹنگز میں ، پلازما اسپرے ہائڈروکسیپیٹائٹ (HA) اس کے فوائد جیسے آپریشن میں آسانی اور کم قیمت کی وجہ سے سب سے زیادہ استعمال ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ ، مائیکرو - آرک آکسیکرن ، ہائیڈرو تھرمل علاج ، الیکٹروفوریٹک جمع اور دیگر ٹیکنالوجیز غیر محفوظ ٹائٹینیم سطحوں پر HA کوٹنگز کامیابی کے ساتھ تشکیل دے سکتی ہیں۔ مطالعات نے پلازما اسپرے شدہ HA کوٹنگز کا موازنہ الیکٹرو کیمیکل جمع HA کوٹنگز کے ساتھ کیا ہے ، اور نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ مؤخر الذکر میں سطح کی کھردری اور واٹیبلٹی زیادہ ہے۔
کوٹنگ سیرامکس اور دیگر الکالی میٹل آکسائڈس کے ذریعہ بائیوکمپیٹیبلٹی کو بہتر بنایا جاسکتا ہے۔ اربنسکی وغیرہ۔ [18] ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ اور سلکا کے ساتھ ٹائی 6 ایل 4 وی کو لیپت کیا اور اسے چوہوں کی فیمر میں رکھا ، اور پتہ چلا کہ مادے کا سوزش ردعمل ہلکا تھا۔ ایک نیا طریقہ یہ ہے کہ زرعی فضلہ جیسے چاول کی بھوسی راکھ ، گنے کی پتی کی راکھ ، مونگ پھلی ، اور مکئی کی بھوسیوں کے ساتھ ٹائٹینیم مرکب دھاتیں لگائیں ، کیونکہ ان مواد میں سلیکا اور دیگر متعلقہ نینو پارٹیکلز یا مائکرو پارٹیکلز کی بڑی مقدار میں آکسائڈ موجود ہیں۔ یہ طریقہ بایوگلاس اور سیرامکس میں استعمال کیا گیا ہے ، جہاں چاول کی بھوسی سلکا کے بجائے بائیو گلاس کے لئے کوٹنگ کے طور پر استعمال ہوتی ہیں۔
3. ٹائٹینیم کھوٹ کی ساختی خصوصیات
مادے کی کھردری سطح زیادہ سوزش والے خلیوں کو اپنی طرف راغب کرتی ہے ، جیسے میکروفیجز ، جسے "کھردری" کے رجحان کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ پایا گیا تھا کہ مواد کی اوسط کھردری 0.51 ~ 1.36μm تھی ، جو M2 فینوٹائپ میں پیروکار میکروفیج کے پولرائزیشن کو فروغ دے سکتی ہے۔ اولیوریس - navarrete et al. پتہ چلا ہے کہ کسی کھردری سطح پر TI6AL4V نے ہموار سطح کے ساتھ TI6AL4V کے مقابلے میں مقامی سوزش والے ماحول کو بہتر بنایا ہے ، اور اس کی سطح پر بڑھتے ہوئے خلیوں نے پرو - سوزش انٹیلیوکن کی سطح کو کم کیا ہے۔ لہذا ، مخصوص سطح کی کھردری کے ساتھ ٹائٹینیم مرکب نہ صرف میکروفیجز کے ذریعہ ابتدائی سوزش کے ضوابط کے لئے موزوں ہیں ، بلکہ بعد کے مرحلے میں اوسسیئنگریشن کے لئے بھی۔
کھردری کے علاوہ ، ٹائٹینیم کھوٹ سطحوں کی دیگر جسمانی خصوصیات بھی ہڈیوں کی نشوونما سے متعلق ہیں ، جیسے ویٹیبلٹی ، زیٹا کی صلاحیت اور سطح کی توانائی۔ اس کے علاوہ ، کیلشیم فاسفیٹ کوٹنگ تھری ڈی پرنٹ شدہ غیر محفوظ ٹائٹینیم پر ڈوپڈ ہوتی ہے ابتدائی اوسیسینٹگریشن میں اضافہ کرتی ہے اور شفا بخش وقت کو مختصر کرتا ہے۔ ایک تحقیقی ٹیم نے ایک کیمیائی ایجنٹ پاسیوٹیشن ترمیم تیار کی ہے جو پروٹین جذب کو منتخب طور پر فروغ دیتی ہے اور اس طرح ٹائٹینیم سطح پر آسٹیو بلاسٹ آسنجن کو بڑھا دیتی ہے ، جس میں بائیو ایکٹیو پرت کی تشکیل شامل نہیں ہوتی ہے ، لیکن ٹائٹینیم ایمپلانٹس کے آس پاس ہڈیوں کے نمو کے وقت کو کم کرنے کے لئے سطح کے حالات کو تبدیل کرتا ہے۔

مادے کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات اور شکلیں براہ راست ویٹیبلٹی کو متاثر کرتی ہیں ، جو بدلے میں بایومولیکولس اور سیل لگاؤ ​​کے جذب کو منظم کرتی ہے۔ سطح کی ہائیڈرو فیلیسیٹی بیکٹیریل آسنجن کو کم کرتی ہے (وین ڈیر والز فورسز کو کمزور کرکے) ، اس طرح امپلانٹ انفیکشن کے خطرے کو کم کرتی ہے اور ابتدائی اوسیسیٹگریشن کو فروغ دیتا ہے۔ روایتی ٹائٹینیم مرکب ان کے اعلی لچکدار ماڈیولس کی وجہ سے تناؤ کی موجودگی اور ہڈیوں کی بحالی کا شکار ہیں ، اور ہڈیوں کے ٹشو کی پرتوں والی ساخت کو دوبارہ پیش کرنا مشکل ہے۔ غیر محفوظ ٹائٹینیم مواد تاکنا ساخت کے ذریعہ ماڈیولس کو کم کرتا ہے اور ہڈیوں کی نشوونما کی مدد سے لنگر انداز اثر کو بڑھاتا ہے۔ اس کی تیاری کی تکنیک (جیسے ، sintering ، 3D پرنٹنگ) باہم مربوط چھیدوں کے تاکنا سائز اور porosity کو عین مطابق کنٹرول کرسکتی ہے۔

تھری ڈی پرنٹنگ ٹکنالوجی کے روایتی مینوفیکچرنگ کے مقابلے میں دوہری فوائد ہیں: تناؤ کی نقاب پوش اور ڈھیلنے کے خطرے کو کم کرنے کے لئے پیش سیٹ چھیدوں کے ذریعے قدرتی ہڈیوں کے ماڈیولس کا مائکروسکوپک ملاپ ؛ میکروسکوپک سطح پر ، سی ٹی اسکیننگ کا استعمال ہڈیوں کے پیچیدہ نقائص کی دوہری مکینیکل اور مورفولوجیکل موافقت کو حاصل کرنے کے لئے کیا جاتا ہے۔

نیا سینٹرڈ پورس ٹائٹینیم کھوٹ کامیابی کے ساتھ 75 فیصد پوروسٹی ڈیزائن کے ذریعہ کینسل ہڈی کے ناکارہ ڈھانچے اور لچکدار ماڈیولس کی نقالی کرتا ہے۔ وٹرو کے تجربات میں یہ ظاہر ہوا کہ اس ڈھانچے نے آسٹیو بلوسٹس کے آسنجن اور پھیلاؤ کو نمایاں طور پر فروغ دیا ہے ، اور اس کی اوسیسیئنگریشن کارکردگی 3D طباعت شدہ غیر محفوظ ٹائٹینیم سے بہتر تھی۔ اس کی ساختی خصوصیات (تاکنا سائز ، پوروسٹی ، مقامی تقسیم ، وغیرہ) تین میکانزم کے ذریعہ اوسیسیئنگریشن کو متاثر کرتی ہے: (1) مکینیکل املاک کی موافقت ؛ (2) ہڈیوں کے پیشاب والے خلیوں کی منتقلی کو فروغ دینے کے لئے چھیدوں کو جوڑنا ؛ (3) غذائی اجزاء/آکسیجن ٹرانسپورٹ اور ویسکولر دراندازی کو بہتر بنائیں۔

تاکنا سائز اور پوروسٹی بنیادی ریگولیٹری پیرامیٹرز ہیں: انتخابی لیزر پگھلنے والے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ 632μm بیلناکار تاکنا سائز 309μm/956μm کے مقابلے میں ہڈیوں کی نشوونما کے لئے زیادہ سازگار ہے ، اور 801μm تاکنا سائز ابتدائی استحکام کو بہتر بنا سکتا ہے۔ تنقیدی دہلیز نے ظاہر کیا کہ <400 μm سیل دخول میں رکاوٹ ہے ،> 900 μm کے نتیجے میں ہڈیوں کا ناکافی رابطہ ہوا ، اور 75 ٪ -85 ٪ کی تزئین کی حد زیادہ سے زیادہ تھی۔

ٹائٹینیم ایلائی قسم کے لحاظ سے ، TI6AL4V مارکیٹ پر حاوی ہے ، لیکن ال/وی آئن کی رہائی کا سائٹوٹوکسک خطرہ ہے۔ بنیادی مرکب کو ایڈجسٹ کرکے طاقت کو برقرار رکھنے کے دوران نئے مرکب جیسے TI -} 15TA-10.5zr اور TI-13NB-13ZR ماڈیولس کو کم کرتے ہیں۔ جدید سمت جیسے نکل ٹائٹینیم مرکب کی سپر لچکدار اور تانبے/چاندی کے TI6AL4V کی اینٹی بیکٹیریل خصوصیات پر توجہ دینے کے قابل ہیں۔

موجودہ چیلنجز اس پر مرکوز ہیں: (1) اضافی مینوفیکچرنگ ٹکنالوجی کے ذریعہ کھوٹ جعلی ڈھانچے کی عین مطابق تبدیلی ؛ (2) ویوو ، اور کلینک میں وٹرو کی پوری سلسلہ کی توثیق کو مستحکم کرنا ضروری ہے۔ مستقبل کی تحقیق کو ہڈیوں کی مرمت کے امپلانٹس کی ترقی کو فروغ دینے کے لئے ساختی پیرامیٹرز اور حیاتیاتی سرگرمی کے مابین مقداری تعلقات پر توجہ دینی چاہئے۔

4. خلاصہ اور آؤٹ لک
ٹائٹینیم مرکب 1960 کی دہائی سے پلیسمنٹ میٹریل کے طور پر استعمال ہوتے رہے ہیں۔ تب سے ، اسکالرز مکینیکل اور کیمیائی خصوصیات کے بہترین امتزاج کے ساتھ کسی مواد کو تیار کرنے کے لئے کھوٹ مرکب اور سطح کی خصوصیات کو تبدیل کرنے پر تحقیق کر رہے ہیں۔ ٹائٹینیم ایمپلانٹس کی مطلوبہ خصوصیات کو حاصل کرنے کے لئے مختلف جدید پروسیسنگ کے عمل ، نیز مناسب سطح کی کوٹنگز اور ترمیم۔ ایک ٹائٹینیم کھوٹ تیار کرنے کے لئے مزید وسائل اور تحقیق کی ضرورت ہے جو سخت ، بائیو موافقت پذیر ، سنکنرن - مزاحم ، اور - مزاحم پہنیں۔
ٹائٹینیم مرکب کی مختلف خصوصیات کو سمجھنے سے ، ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کی اعلی لچکدار ماڈیولس اور سطح کی جڑت کے مسائل کے ل different مختلف حل تجویز کیے جاتے ہیں ، اور سطح میں ترمیم اور سطح میں ترمیم عام طور پر ٹائٹینیم مرکب دھات کی سطح کی سرگرمی کو بڑھانے کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ غیر محفوظ ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کی من گھڑت نہ صرف اعلی لچکدار ماڈیولس کے مسئلے کو حل کرتی ہے ، بلکہ اوسیسیئنگریشن کی حیاتیاتی کارکردگی کو بھی بڑھاتی ہے۔ تاہم ، ابھی بھی بہت سارے مسائل موجود ہیں جن پر مختلف غیر محفوظ ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کے پیداواری عمل میں تبادلہ خیال اور حل کرنے کی ضرورت ہے۔ غیر محفوظ ڈھانچے کی فنکشنل کوٹنگز کا اطلاق اور ٹریبیکولر بایومیومیٹک ڈھانچے کی دریافت ٹائٹینیم مرکب کے حیاتیاتی ایپلی کیشنز کی ترقی کے ل better بہتر اختیارات فراہم کرتی ہے۔ مستقبل میں ، یہ امید کی جارہی ہے کہ میکانکی ڈھانچے اور ٹائٹینیم مرکب کی دیگر خصوصیات کو بہتر بنانے کے دوران ، ٹائٹینیم مرکب کی سطح پر حیاتیاتی فنکشنل ملعمع کاری کا اطلاق مستقل طور پر بہتر بنایا جائے گا ، اور مقامی ہڈیوں کی نشوونما ، اوسسیگسٹریگریشن ، اینٹی بیکٹیریل اور اینٹی {4} infort انفیکشن میں اضافے میں نئی ​​پیشرفت اور دریافتیں کی جائیں گی۔