كيف تعمل المواد المعدنية في المجال الطبي؟

في السنوات الأخيرة، أصبحت المواد المعدنية لا غنى عنها في المجال الطبي نظرًا لخصائصها الفريدة التي لا يمكن الاستغناء عنها. وتُستخدم هذه المواد على نطاق واسع في التشخيص والعلاج والاستبدال والترميم وحتى تعزيز وظائف الإنسان. يعود استخدام المواد المعدنية في الطب إلى استخدام الفينيقيين للمعادن في حشو الأسنان في القرن الثالث أو الرابع قبل الميلاد. تم إحراز تقدم كبير في القرن التاسع عشر مع إدخال مسامير فولاذية مطلية بالنيكل لإصلاح الكسور في عام 1896.

الفولاذ المقاوم للصدأ الطبي

الفولاذ عبارة عن سبيكة قائمة على الحديد بتركيبات مختلفة ينتج عنها خصائص مختلفة. ويُستخدم على نطاق واسع في غرف العمليات لأدوات مثل سكاكين العمليات والمقصات والملقط المرقئ. تشمل الفوائد ما يلي:

• سهولة المعالجة: يمكن تشكيل الفولاذ وتشكيله بسهولة في أشكال مختلفة مطلوبة للأدوات والأجهزة الطبية.
• قوة عالية: يوفر المتانة والقدرة على تحمل قوة كبيرة دون تشويه.
• مقاومة التآكل: ضروري للحفاظ على العقم وطول العمر في البيئات الطبية.

سبائك الكوبالت

تُستخدم سبائك الكوبالت بشكل شائع في غرسات المفاصل الاصطناعية بسبب مقاومتها للتآكل وقدرتها على تشكيل طبقة تخميل مما يجعلها مناسبة للزراعة على المدى الطويل. وقد اكتسبت هذه السبائك شعبية مع ازدياد عدد الأشخاص الذين يحتاجون إلى استبدال المفاصل بسبب تآكل الغضاريف المرتبطة بالرياضة. تشمل المزايا الإضافية ما يلي:

• التوافق الحيوي: يتحمل جسم الإنسان سبائك الكوبالت بشكل جيد، مما يقلل من خطر حدوث تفاعلات ضارة.
• الخواص الميكانيكية: مقاومة عالية للإجهاد والقوة تجعل سبائك الكوبالت مثالية للغرسات الحاملة.

سبائك التيتانيوم

اكتُشف التيتانيوم في أربعينيات القرن العشرين، ويتميز التيتانيوم بخفة وزنه وقوته وتوافقه الحيوي. ويُستخدم في:

• ألواح تطعيم العظام: توافق التيتانيوم مع أنسجة العظام يجعله مثالياً في تطبيقات تقويم العظام.
• البراغي والمثبتات: يستخدم على نطاق واسع في العمليات الجراحية لتثبيت كسور العظام.
• الجراحة التجميلية: يُستخدم في العمليات الترميمية نظراً لقوته وتفاعله الضئيل مع أنسجة الجسم.
• سديلات غشاء القلب الاصطناعي: إن متانة التيتانيوم وطبيعته غير التفاعلية تجعله مناسباً للزراعة على المدى الطويل في أجهزة القلب والأوعية الدموية.
• تثبيت الأسنان: يشيع استخدامه في زراعة الأسنان لطول عمره وثباته.

ومع ذلك، يمكن أن تترسب أيونات الفاناديوم السامة عند ارتدائها، مما يؤدي إلى التسمم. تركز الأبحاث الحالية على تطوير سبائك تيتانيوم خالية من الفاناديوم.

سبائك الشكل والذاكرة

سبائك ذاكرة الشكل (SMA)، مثل سبائك النيكل والتيتانيوم، "تتذكر" شكلها الأصلي وتعود إليه عند تسخينها. تُستخدم في المقام الأول في الدعامات القلبية الوعائية. تشمل المزايا ما يلي:

• الحد الأدنى من التدخل الجراحي: يمكن ضغط دعامات SMAs وإدخالها من خلال شقوق صغيرة، وتتمدد إلى شكلها الأصلي بمجرد وضعها في مكانها.
• المتانة: مقاومة للتشوه وتحافظ على شكلها الوظيفي لفترات طويلة.

المعادن الثمينة

تُعرفالمعادن الثمينة مثل الفضة والذهب والبلاتين بخمولها العالي وتفاعلها الكيميائي الضئيل، مما يجعلها مناسبة للغرسات طويلة الأمد. وتُعد الأسنان الذهبية مثالاً على استخدامها، حيث تحتفظ ببريقها حتى في وجود إنزيمات الهضم. تُستخدم معادن مثل التنتالوم والنيوبيوم والتنتالوم والنيوبيوم والزركونيوم في أجزاء إصلاح سبائك التيتانيوم ولكنها باهظة الثمن. تشمل المزايا الإضافية ما يلي:

• التوافق الحيوي: المعادن الثمينة غير تفاعلية بشكل عام مع أنسجة الجسم.
• مقاومة التآكل: لا تتحلل هذه المعادن بمرور الوقت، مما يضمن طول العمر والثبات في الغرسات.

الخلاصة

تُعد المواد المعدنية ضرورية في الطب الحديث، حيث تقدم حلولاً لمجموعة واسعة من التطبيقات الطبية. بدءاً من الأدوات الجراحية ووصولاً إلى الغرسات التي يتم زرعها، تعمل هذه المواد على تعزيز جودة الرعاية الصحية وتحسين نتائج المرضى من خلال خصائصها الفريدة. ويعد البحث والتطوير المستمر في هذا المجال بتطبيقات طبية أكثر تقدماً وأماناً في المستقبل. توفر Stanford Advanced Materials (SAM) مجموعة واسعة من هذه المواد المعدنية، مما يدعم احتياجات الصناعة الطبية.