درباره گرایش بیومتریال

آشنایی با رشته مهندسی پزشکی در گرایش بیومتریال
رشته‌ي بيومتريال كه يكي از گرايش‌هاي زير مجموعه‌ي مهندسي پزشكي است از حدود ۵۰ سال پيش به عنوان يك زمينه‌ي‌ علمي مطرح شد و همانند ديگر گرايش‌هاي مهندسي پزشكي برپايه‌ي تركيب چند رشته بنا شد.
در اين رشته‌ بطور معمول برروي تهيه‌ي مواد گوناگون مصنوعي و طبيعي، طراحي روش‌هاي ساخت و قالب‌گيري نهايي ماده و در نهايت اصلاح مواد براي كاربرد اختصاصي در پزشكي تحقيق صورت مي‌گيرد. توسعه‌ي انواع مدل‌هاي وسايل پزشكي نيازمند انتخاب، ساخت و آزمايش مواد است كه لازمه‌ي آن درك و فهم درست از شيمي و فيزيك مواد و شناخت محيط بيولوژيك بدن است. به عبارت ديگر بايد توجه داشت كه آينده‌ي علم بيومتريال در گرو توانائي ما در فهم كشفيات جديد در شيمي، فيزيك، بيولوژي و پزشكي است.
بطور كلي موارد استفاده‌ي بيومتريال‌ها در جايگزيني و تعويض اعضاء و اندام‌هايي از بدن است كه بر اثر بيماري يا آسيب، كاربري خود را از دست داده‌اند تا از اين طريق جراحت يا بيماري اعضاء مذكور التيام پذيرد، كاربري و عمل آنها اصلاح شود و ناهنجاري يا وضعيت غير طبيعي آنها تصحيح گردد.

همچنانكه اشاره شد نقش رشته‌ي بيومتريال به طور قابل توجهي تحت تأثير پيشرفت‌هاي بدست آمده در بسياري از زمينه‌هاي پزشكي و مهندسي بوده است. در واقع وظيفه‌ي اصلي يك مهندس بيومتريال بدست آوردن اطلاعات لازم براي حل مسائل عملي و متداول در زمينه‌ي مواد مرتبط با بدن انسان است.

بطور مثال از آنجاكه بسياري از اعضاء و بافت‌هاي جايگزين شونده، آسيب ديده و يا بيمار هستند، لذا يك محقق بايد تغييرات سلولي را بشناسد كه منجر به نارسايي عملكرد سلول و رفتار غير معمول آن مي‌گردد.

در خيلي از موارد اثر بيومتريال و يا وسيله‌ي پزشكي روي بافت، تنها بعد از در تماس قرار دادن ماده و سلول مشخص مي‌شود و لذا محققان بيومتريال بايد قادر باشند اثرات بيومتريال را روي سلول، بافت و اعضاء ارزيابي كنند. انجام بررسي‌هاي ايمني، نيازمند درك چگونگي واكنش سلول و بافت با ماده كاشتني است.
رشته‌ي بيومتريال با توجه به سابقه‌ي طولاني مدت در جايگزيني بافت‌ها توسط مواد طبيعي و يا مواد ساخته‌ي دست بشر بطور چشمگيري در قرن بيستم پيشرفت كرده است. بطوركلي مواد مورد استفاده در بدن را به چهار گروه عمده دسته‌بندي مي‌كنند كه عبارتند از فلزات، سراميك‌ها، پليمرها و كامپوزيت‌ها.
در بيومتريال زمينه‌هاي مختلف و رو به رشدي وجود دارد كه از آن جمله مي‌توان به مهندسي بافت، سيستم‌هاي رهايش كنترل شده دارو، اصلاح سطوح مواد، نانوتكنولوژي، بيوسنسورها و . . . اشاره كرد كه هر يك در جايگاه خود خدمات منحصر بفردي در جهت بهبود زندگي انسان ارائه مي‌دهند. لازم به ذكر است كه مهندسي بافت، سيستم‌هاي انتقال دارو و بيوسنسورها از جمله مواردي هستند كه منحصر به رشته‌ي بيومتريال هستند. به عنوان مثال در زمينه‌ي رهايش كنترل شده‌ي دارو اميدهاي زيادي براي درمان يا تسكين بيماري‌هاي خطرناك و صعب العلاجي مانند سرطان، فشار خون و ديابت فراهم گرديده است، يا در زمينه مهندسي بافت ترميم اعصاب قطع شده و جايگزيني غضروف از جمله موارد مورد تحقيق است.
با توجه به مطالب آموزش داده شده در طول دوران تحصيل دانشگاهي، بطور خلاصه توانايي‌هاي يك مهندس بيومتريال را مي‌توان بدين صورت برشمرد:
۱٫ آشنايي كامل با علم توليد و كاربرد مواد شامل پليمرها، فلزات، سراميك‌ها و كامپوزيت‌ها
۲٫ شناخت كافي در زمينه‌ي برقراري ارتباط مواد با محيط بيولوژيك بدن نظير آناتومي و فيزيولوژي بافت‌هاي مختلف بدن
۳٫ روش‌هاي اصلاح سطح، پوشش‌دهي مواد و بهينه نمودن خصوصيات سطحي
۴٫ آشنايي كامل با مبحث مهندسي بافت كه يكي از جديدترين دستاوردهاي بشر براي دستيابي به جايگزين‌هاي مصنوعي است. عمر اين رشته‌ي مهندسي در دنيا كمتر از ۲۰ سال است كه خوشبختانه در ايران نيز تحقيقات گسترده و دامنه‌داري در مورد آن انجام شده است. از آن‌جمله مي‌توان به ساخت داربست‌هاي مهندسي بافت استخوان، غضروف، پوست و . . . توسط دانشجويان دانشگاه صنعتي اميركبير اشاره نمود.
۵٫ آشنايي با روش‌هاي نوين دارو رساني و انتقال كنترل شده داروها به بدن. به عنوان مثال نحوه‌ي انتقال طولاني مدت داروهاي ضد بارداري (نورپلنت)
۶٫ شناخت روش‌هاي تخريب پليمرها، خوردگي فلزات و اضمحلال سراميك‌ها
۷٫ آشنايي با مبحث بيوسنسورها
۸٫ آشنايي مقدماتي با اصول و عملكرد تجهيزات پزشكي و سيستم‌هاي آن

بدين ترتيب، با توجه به منابع بسيار فراوان مواد اوليه فلزي، سراميكي و پليمري در كشور و توانمندي مهندسان ايراني، شرايط مناسبي براي رسيدن به خودكفايي و يا محدود كردن واردات بسياري از تجهيزات پزشكي مورد نياز كشور فراهم شده‌ است. لذا بايد گفت كه توجه بيشتر به اين رشته مي‌تواند سبب تقويت زمينه‌هاي ارتباطي پزشكان و مهندسان در جهت رفع مشكلات پزشكي در قالب همكاريهاي مشترك گردد.
از آنجاكه رشته‌ي بيومتريال يك رشته‌ي تازه تأسيس در بسياري از دانشگاه‌هاي جهان است، بنابراين با توجه ويژه به آن مي‌توان حداقل در اين رشته فاصله علمي كشور را با ديگر كشورهاي پيشرو تا حدود زيادي كاهش داد، بويژه در زمينه‌ي نانوتكنولوژي كه از الويت‌هاي مهم بسياري از كشورها و از جمله كشور عزيزمان است. تربيت نيروهاي متخصص متناسب با نياز كشور و طبيعت چند جانبه‌ي اين علم باعث مي‌شود تا متخصصان بيومتريال با جمع كردن جنبه‌هاي مختلف علوم، بهترين راه حل‌هاي عملي را براي مشكلات پزشكي پيدا كنند.

دروس‌ تخصصي‌ گرايش‌ بيومواد :
ترموديناميك‌، شيمي‌ عمومي‌، خواص‌ مواد مهندسي‌، مقدمه‌اي‌ بر كاربرد مواد مهندسي‌ در پزشكي‌، پديده‌هاي‌ نفوذ، انتقال‌ جرم‌ و انتقال‌ حرارت‌، فرآيند شكل‌دهي‌ و ساخت‌ بيومتريال‌ها، پروتزهاي‌ بيومتريال‌ها، كارگاه‌ آزمون‌هاي‌ بيولوژيكي‌، شيمي‌ آلي‌، ديناميك‌ و ارتعاشات‌ در مهندسي‌ پزشكي‌، مكانيك‌ سيالات‌، بيوشيمي‌.

در حال حاضر مواد مصرفي در بدن را مي توان به گروههاي فلزات، پليمرها، سراميك‌ها و مواد مركب دسته‌بندي نمود. كاربرد بيومتريالها تابع و متأثر از واكنش ماده و بدن بوده و بايد اساساً زيست سازگار باشند، به عبارت ديگر اثر محيط بدن بر ماده و اثر ماده بر بدن كه نقش تعيين كننده‌اي در به كارگيري بيومتريال‌ها دارد بايد در نظر گرفته شوند . بديهي است پژوهش در زمينه روشهاي نوين فنآوري، تهيه و سنتز مواد مديكال گرديد. بيوپليمرها، بيوسراميكها، بيوفلزهااز اولويت‌هاي كاربردي اين حوزه مي باشند.

 

يوپليمرها

از ميان مواد مختلفي كه جهت مصارف زيستي و بهداشتي بكار مي‌روند مواد پليمري داراي جايگاه ويژه‌اي هستند بطوريكه حدود ۹۰% بيومتريالها پاية پليمري دارند. پليمرها مي‌توانند طيف وسيعي از خواص فيزيكي و مكانيكي را ايجاد نمايند و داراي دانسيتة بسيار كمتري در مقايسه با مواد فلزي و سراميكي هستند و خواص ماندگاري و مقاومت آنها در برابر محيطهاي بيولوژيك مطلوب است. امروزه بيوپليمرها كاربردهاي متنوعي بعنوان اعضاي مصنوعي، وسايل پزشكي، وسايل كمك درماني و تشخيص، وسايل ترميمي، سيستمهاي هوشمند زيستي و غيره پيدا كرده‌اند. مواد بيوپليمري داراي منشاء طبيعي، سنتزي و يا بازيافتي هستند.

 

بيوفلزها

فلزات از مواد پايه‌اي مهم در مهندسي پزشكي هستند كه بطور گسترده در جراحي بصورت ايمپلانت ( كاشتني­ها ) كاربرد دارند .  طراحي ، فرآيندهاي شكل دهي و ساخت بيوفلزهاي مناسب و همگام با فن­آوري جديد  توجه ويژه‌اي مي‌طلبد چرا كه تعامل مواد خارجي با بافتهاي بدن انسان تنها تحت شرايط خاص زيست سازگاري ممكن مي‌شود.

 

بيوسراميك­ها

 

سراميك‌ها تركيبات ديرگداز بلورين هستند كه معمولاً مصرفي بوده و موادي همچون سيليكاتها، اكسيدهاي فلزي، كاربيدها، انواع هيدراتهاي ديرگداز، سولفورها و سلنيدها را شامل مي‌شوند از آنجا كه اين گونه مواد خواص ويژه و مطلوبي دارند، كاربردهاي بسياري به عنوان مواد كاشتني پيدا كرده‌اند.

 

چسبهاي پزشكي

 

چسبها براي اتصال دو  ماده از طريق سطح‌شان به كار گرفته مي‌شوند. چسبهاي طبي را مي‌توان براي اتصال بافتهاي نرم و سخت به كار برد. چسبهاي اتصال دهندة بافتهاي نرم مي‌تواند به شكل اتصال خارجي نظير اتصال كيسه‌هاي كلاستومي به بدن، و يا داخلي نظير بستن زخمها و جلوگيري از خونريزي به كار روند.

 

منابع : پزشک , دانشگاه امیرکبیر , ویکی پدیا

گردآورنده : wikibme.com

Rate This Article

(76رای از 92رای به مفید بودن این مقاله رای دادند)

نظر نمیدهید ؟