Osseointeqrasiyanı Təkmilləşdirən Sonokimyəvi Nanostrukturlu İmplantlar

İmplantlar, ortopedik protezlər və diş implantları əsasən titan və ərintilərdən hazırlanır. Sonication metal implantlarda nanostrukturlu səthlər yaratmaq üçün istifadə olunur. Ultrasonik nanostrukturlaşdırma implant səthlərində vahid paylanmış nano ölçülü naxışlar yaradan metal səthləri dəyişdirməyə imkan verir. Bu nanostrukturlu metal implantlar əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş toxuma artımı və osseointeqrasiya nümayiş etdirir ki, bu da klinik müvəffəqiyyət dərəcələrini artırır.

Təkmilləşdirilmiş Osseointeqrasiya üçün Ultrasəs Nanostrukturlu İmplantlar

Metalların, o cümlədən titan və ərintilərin istifadəsi əlverişli səth xüsusiyyətlərinə görə ortopedik və diş implantlarının istehsalında üstünlük təşkil edir və bu, peri-implant toxumaları ilə biouyğun interfeys yaratmağa imkan verir. Bu implantların performansını optimallaşdırmaq üçün səthdə nanoölçülü dəyişikliklər həyata keçirməklə bu interfeysin xarakterini dəyişdirmək üçün strategiyalar hazırlanmışdır. Bu cür modifikasiyalar zülalların adsorbsiyası, hüceyrələr və implant səthi arasındakı qarşılıqlı təsirlər (hüceyrə-substrat qarşılıqlı əlaqəsi) və ətrafdakı toxumaların sonrakı inkişafı da daxil olmaqla kritik aspektlərə əhəmiyyətli təsir göstərir. Bu nanometr səviyyəli dəyişiklikləri dəqiq şəkildə tərtib etməklə, elm adamları implantların biointeqrasiyasını və ümumi effektivliyini artırmaq məqsədi daşıyır və implantologiya sahəsində təkmilləşdirilmiş klinik nəticələrə gətirib çıxarır.
 

Titan İmplantlarının Ultrasonik Nanostrukturlaşdırılması Protokolu

Bir neçə tədqiqat işi yüksək intensivlikli ultrasəsdən istifadə edərək titan və ərinti səthlərinin sadə, lakin yüksək effektiv nanostrukturizasiyasını nümayiş etdirdi. Sonokimyəvi müalicə (yəni ultrasəs müalicəsi) süngərə bənzər quruluşun kobud titaniya təbəqəsinin formalaşmasına gətirib çıxarır ki, bu da hüceyrə proliferasiyasını əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Sonokimyəvi müalicə ilə titan səthinin quruluşu: 20 × 20 × 0.5 mm titan nümunələri əvvəllər cilalanmış və hər hansı çirkləndiriciləri aradan qaldırmaq üçün ardıcıl olaraq deionlaşdırılmış su, aseton və etanol ilə yuyulmuşdur. Daha sonra titan nümunələri 20 kHz tezliyində işləyən Hielscher ultrasəs cihazı UIP1000hd istifadə edərək 5 m NaOH məhlulunda ultrasəslə işlənmişdir (soldakı şəklə bax). Sonicator sonotrode BS2d22 (ucunun səthi sahəsi 3,8 sm2) və gücləndirici B4-1,4 ilə təchiz edilmiş, iş amplitüdünü 1,4 dəfə böyüdür. Mexanik amplituda ≈81 μm idi. Yaradılan intensivlik 200 Vt sm−2 idi. Maksimum güc girişi istifadə olunan sonotrode BS2d22-nin frontal sahəsi (3,8 sm2 ilə) ilə intensivliyin vurulması nəticəsində 760 Vt idi. Titan nümunələri evdə hazırlanmış Teflon tutucuda sabitlənmiş və 5 dəqiqə müalicə edilmişdir.
(müq. Ulaseviç və başqaları, 2020)
 

Təmiz titan səthinin morfologiyası (a), sonokimyəvi üsulla hazırlanmış titan mesoporous səthi (TMS) yuxarıdan görünüş və kəsik (b) və elektrokimyəvi oksidləşmə ilə əldə edilən titan nanoborucuqlarının (TNT) yuxarıdan görünüşü və en kəsiyi (c). Əlavələr səthin nanostrukturlaşdırılması sxemlərini göstərir. Titaniya matrisinin (df) məsamələrində hidroksiapatitin (HA) çökməsini göstərən sxem. Kimyəvi olaraq çökdürülmüş HA ilə sonokimyəvi nanostrukturlu titan (TMS) və TNT səthlərinin SEM şəkilləri: müvafiq olaraq TMS-HA (g) və TNT-HA (h).(tədqiqat və şəkillər: ©Kuvyrkov et al., 2020)

Metal səthlərin ultrasəs nanostrukturlaşdırılması mexanizmi

Metal səthlərin ultrasəs müalicəsi titan səthlərinin mexaniki aşındırılmasına gətirib çıxarır ki, bu da titan üzərində mezoporoz quruluşun meydana gəlməsinə səbəb olur.
Ultrasəs mexanizminin mexanizmi aşağı tezlikli, yüksək intensivlikli ultrasəs dalğalarının maye halına salınması zamanı yaranan akustik kavitasiyaya əsaslanır. Yüksək güclü ultrasəs mayedən keçdikdə, alternativ yüksək təzyiq? aşağı təzyiq dövrləri yaranır. Aşağı təzyiq dövrləri zamanı mayedə dəqiqəlik vakuum baloncukları, sözdə kavitasiya qabarcıqları yaranır. Bu kavitasiya qabarcıqları daha çox enerji udmaq mümkün olmayana qədər bir neçə təzyiq dövrü ərzində böyüyür. Maksimum qabarcıq böyüməsinin bu nöqtəsində, kavitasiya qabarcığı şiddətli bir partlayışla partlayır və yüksək enerji sıxlığı olan mikro mühit yaradır. Akustik/ultrasəs kavitasiyasının enerji sıx sahəsi 2000atm-ə qədər təzyiq və təqribən temperatur nümayiş etdirən yüksək təzyiq və temperatur fərqləri ilə xarakterizə olunur. 5000 K, 280 m/san sürəti və şok dalğaları olan yüksək sürətli maye reaktivləri. Belə bir kavitasiya metal səthin yaxınlığında baş verdikdə təkcə mexaniki qüvvələr deyil, həm də kimyəvi reaksiyalar baş verir.
Bu şəraitdə oksidləşdirici reaksiyalara və titan təbəqəsinin əmələ gəlməsinə səbəb olan redoks reaksiyaları baş verir. Titan səthini oksidləşdirən reaktiv oksigen növlərini (ROS) yaratmaqla yanaşı, ultrasəslə yaradılan oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları 1 μm qalınlığında titan dioksid təbəqəsinin əldə edilməsi ilə nəticələnən təsirli səthi aşındırır. Bu o deməkdir ki, titan dioksid qələvi məhlulda qismən həll olunur və məsamələri nizamsız şəkildə paylayır.
Sonokimyəvi üsul ənənəvi üsullarla tez-tez əldə edilə bilməyən qeyri-üzvi və üzvi nanostrukturlu materialların istehsalı üçün sürətli və çox yönlü təklif edir. Bu texnikanın əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, kavitasiyanın yayılması bərk cisimlərdə böyük lokal temperatur qradiyenti yaradır, nəticədə otaq şəraitində məsaməli təbəqə və nizamsız nanostrukturlu materiallar yaranır. Bundan əlavə, xarici ultrasəs şüalanması nanostrukturlu örtükdəki məsamələr vasitəsilə kapsullaşdırılmış biomolekulların sərbəst buraxılmasını tetiklemek üçün istifadə edilə bilər.
 

Sonikasiya hüceyrəsinin sxematik təsviri (a), titan səthinin sulu qələvi məhlulda (b) və formalaşmış səthdə (c) ultrasəs müalicəsi zamanı baş verən səthin strukturlaşdırılması prosesinin sxematik təsviri, titan implantlarının şəkli (d): yaşılımtıl (əldəki sol nümunə) ultrasəs müalicəsindən sonra implant, sarımtıl (nümunə sağda yerləşir) dəyişdirilməmiş implantdır.(tədqiqat və şəkillər: ©Kuvyrkov et al., 2020)

Nanostrukturizasiyalı Metalik İmplant Səthləri üçün Yüksək Performanslı Sonikatorlar

Hielscher Ultrasonics, metal səthlərin (məsələn, titan və ərintilər) nanostrukturlaşdırılması kimi nano-tətbiqlər üçün sonikatorların tam çeşidini təklif edir. İmplantların materialından, səthindən və istehsal qabiliyyətindən asılı olaraq, Hielscher sizə nano-strukturlaşdırma tətbiqi üçün ideal sonikator və sonotrode (zond) təklif edir.
Hielscher sonicatorlarının əsas üstünlüklərindən biri dəqiq amplituda nəzarəti və 24/7 fasiləsiz əməliyyatda çox yüksək amplitudaları çatdırmaq qabiliyyətidir. Ultrasəs zondunun yerdəyişməsi olan amplituda, sonikasiya intensivliyindən məsuldur) və buna görə də etibarlı və effektiv ultrasəs müalicəsinin mühüm parametridir.

Dizayn, İstehsalat və Konsaltinq – Keyfiyyətli Almaniya istehsalı

Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və dizayn standartları ilə tanınır. Sağlamlıq və asan əməliyyat ultrasəs aparatlarımızın sənaye obyektlərinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Kobud şərtlər və tələbkar mühitlər Hielscher ultrasəs cihazları tərəfindən asanlıqla idarə olunur.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikatlı bir şirkətdir və ən müasir texnologiya və istifadəçi dostu olan yüksək performanslı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə ki, Hielscher ultrasəs cihazları CE-yə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.

Cilalanmış titan (a) və sonokimyəvi üsulla işlənmiş cilalanmış titan (b) ilə istilik müalicəsi ilə hazırlanmış titan örtüyünün XRD nümunələri; Cilalanmış titan səthinin (c) və sonokimyəvi şəkildə əmələ gələn mezoporoz titan dioksid səthinin (d) SEM şəkilləri. Sonikasiya UIP1000hdT sonikatorundan istifadə etməklə həyata keçirilmişdir.(tədqiqat və şəkillər: ©Kuvyrkov et al., 2018)