بررسی پوشش های هیدروکسی آپاتیت و کامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت بر روی آلیاژهای منیزیم برای کاربردهای پزشکی

آلیاژهای منیزیم به دلیل خواص منحصر به فردی چون وزن سبک، خواص مکانیکی مناسب و زیست سازگاری مطلوب، توجه گسترده ای را در حوزه مهندسی مواد و به ویژه در کاربردهای پزشکی و داروسازی به خود جلب کرده اند. با این حال استفاده از آنها به عنوان ایمپلنت های زیست تخریب پذیر با چالش های جدی روبرو است. اصلی ترین چالش عدم مقاومت کافی در برابر خوردگی و استحکام مکانیکی ضعیف در محیط های فیزیولوژیک بدن است. نرخ بالای خوردگی منیزیم می تواند منجر به تجمع گاز هیدروژن و کاهش یکپارچگی مکانیکی ایمپلنت پیش از ترمیم کامل بافت شود. از این رو پوشش دهی آلیاژهای منیزیم با مواد زیست سازگاری چون هیدروکسی آپاتیت به عنوان یک راهکار اساسی برای بهبود عملکرد و مقاومت به خوردگی آنها در محیط های بیولوژیکی مطرح شده است. هیدروکسی آپاتیت به دلیل شباهت ساختاری به بافت استخوان، زیست فعالی بالا و ارتقای خواص مکانیکی انتخابی ایده آل برای پوشش دهی می باشد [۱، ۲]. هدف این پژوهش مروری بررسی و مقایسه روش های مختلف پوشش دهی کامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت بر روی آلیاژهای منیزیم است تا با تحلیل مزایا و محدودیت های هر روش، راهکار بهینه ای برای توسعه ایمپلنت های نسل آینده ارائه دهد. این پژوهش مروری با بررسی مقالات در بازه زمانی ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۳ به تحلیل روش های اصلی پوشش دهی کامپوزیت های HA بر روی آلیاژهای Mg می پردازد. این روش ها شامل رسوب دهی های فیزیکی (PVD, HVOF, Plasma Spray)، رسوب دهی های شیمیایی (CVD, Sol-gel)، رسوب دهی های الکتروشیمیایی (EL, EPD)، اکسیداسیون ریزقوسی (MAO) هستند. تحلیل ها نشان می دهد که هر روش مزایا و معایب خاص خود را در بهبود خواص نهایی پوشش ها دارد. مزایای کلیدی روش هایی مانند MAO به دلیل ایجاد ساختار متخلخل مناسب، EPD برای رسوب انتخابی و Sol-gel به دلیل مقرون به صرفه بودن و توانایی پوشش دهی هندسه های پیچیده مطرح هستند. همچنین روش هایی نظیر Plasma spray و HVOF چگالی بالا و چسبندگی عالی به بستر فراهم می کنند. معایب و چالش ها روش هایی مانند PVD و CVD نیازمند خلا یا دماهای بالا هستند، و در روش Sol-gel کنترل ضخامت، چالش برانگیز است. در یک نمونه خاص پوشش کامپوزیت هیدروکسی آپاتیت / کیتوزان / گرافن اکسید سه تایی روی آلیاژ منیزیم AZ۹۱D با رسوب الکتروفورتیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که خواص مکانیکی پوشش با افزودن اکسید گرافن افزایش یافت. سختی پوشش ها افزایش و ترک های سطحی کاهش یافت. همچنین افزودن GO باعث افزایش خواص ضد باکتریایی پوشش کامپوزیت در برابر باکتری ها شد [۱]. نتیجه گیری اصلی این پژوهش نشان می دهد که برای دستیابی به بهترین عملکرد، انتخاب یک لایه میانی یا روش پوشش دهی مناسب برای هر کاربرد خاص امری ضروری است. به عبارت دیگر، یک راهکار جامع برای پوشش دهی ایمپلنت های منیزیمی مستلزم طراحی یک سیستم پوشش چندلایه یا روش ترکیبی است که بتواند هم خواص ضد خوردگی، هم چسبندگی و هم فعالیت زیستی مورد نیاز برای آن کاربرد خاص را به طور همزمان تامین کند. این رویکرد کلید توسعه نسل آینده ایمپلنت های منیزیمی با عمر کاری قابل پیش بینی و عملکرد مطمئن است. مسیرهای تحقیقاتی آینده باید بر بهینه سازی ترکیبی روش ها، کنترل دقیق تر ریزساختار پوشش ها و ارزیابی طولانی مدت پایداری و عملکرد زیست تخریب پذیری آنها تمرکز کنند.

کلیدواژه ها:

آلیاژ منیزیم ، هیدروکسی آپاتیت ، زیست سازگاری ، ایمپلنت های پزشکی