بخشی از مقاله
چکیده
تیتانیم و آلیاژهای آن به علت مقاومت به خوردگی خوب، نسبت استحکام به وزن بالا و پاسخ بیولوژیکی عالی در ابزار اورتوپدیک کاربرد گستردهای دارند. ویژگیهای سطحی یک ایمپلنت تاثیر بهسزایی در برهمکنش آن با بدن داشته و از جمله مهمترین آنها، زبری سطحی میباشد که در نتیجهی آن، اتصال و همبندی بهتر با استخوان ایجاد میشود. روشهای اصلاح سطحی متعددی منجر به ایجاد زبری سطحی شده که از آنها میتوان به لیزر اشاره کرد.
لذا در این پژوهش با استفاده از دستگاه لیزر Nd-YAG پالسی با توان حداکثر 300 وات و انرژی حداکثر 100 ژول، اصلاح سطحی آلیاژ Ti6Al4V انجام گرفت. به منظور بررسی تاثیر فرکانس بر روی توپوگرافی سطحی، سایر پارامترهای قابل تنظیم لیزر از جمله قله توان، پهنای پالس و سرعت حرکت لیزر ثابت نگه داشته شدند. در نتیجهی این عملیات، زبری سطحی متفاوتی در نمونههای مختلف ایجاد گردید که توسط دستگاه زبریسنجی مورد بررسی و اندازهگیری قرار گرفته شدند. پس از انجام ارزیابی بیولوژیکی، مشاهدات حاکی از آن بود که نمونهای که دارای بیشترین پارامتر زبری متوسط - Ra - میباشد، زیست سازگاری بهتری از خود نشان میدهد.
مقدمه
تیتانیم عنصری است که در بدن انسان یافت نمیشود و نقش بیولوژیکی مشخصی در بدن نداشته، در دوز-های بالا نیز غیر سمی بوده و توسط بدن جذب یا هضم نمیگردد. ایمپلنتهای تیتانیمی توسط بدن پس زده نمیشوند و تماس فیزیکی و مکانیکی خوبی با استخوان میزبان برقرار میکنند و از این رو زیستسازگار محسوب میشوند. تیتانیم و آلیاژهای آن به علت زیستسازگاری بالا، مدول الاستیک پایین و همچنین مقاومت به خوردگی عالی، مورد علاقهی پژوهشگران بسیاری در حوزهی کاربردهای پزشکی و به خصوص مصارف اورتوپدی گشتهاند
در میان این آلیاژها، Ti6Al4V از شهرت بالاتری برخوردار بوده و بیش از نیمی از کاربردهای آلیاژهای پایه تیتانیم را به دوش میکشد .[3] این آلیاژ در زمرهی آلیاژهای آلفا + بتا قرار میگیرد و در عین داشتن استحکام کافی به دلیل وجود فاز بتا، از شکلپذیری خوبی نیز به سبب فاز آلفا برخوردار میباشد .[4] کاربردهای بالینی آلیاژ Ti6Al4V عبارتاند از: ایمپلنتهای دندانی، قطعات جراحی اورتوپدی شامل قطعات جایگزین مفصل لگن، زانو، شانه، ستون فقرات، آرنج و مفاصل کمر، ابزارهای اتصال استخوانی مثل میخها، پیچها و مهرهها، اجزای بدنه دستگاه تنظیم کنندهی ضربان قلب، شیرهای مصنوعی قلب، ابزار جراحی و اجزای دستگاه سانتریفیوژ خونی با سرعت بالا
اصلاح سطح این آلیاژها به روشهای گوناگون به منظور ایجاد زبری سطحی در مطالعات زیادی انجام گشته است؛ چراکه زبری سطحی در همبندی استخوان و ایمپلنت نقش بهسزایی دارد .[8-5] درتحقیقات انجام شده در این زمینه مشاهده گشته که جذب پروتئینها در سطوح زبرتر بالاتر بوده [9] و همچنین میزان تکثیر و بقای سلولی نیز افزایش مییابد .[10]یکی از این روشهای اصلاح سطح، استفاده از لیزر با هدف ایجاد ذوب سطحی و در نتیجه تغییر توپوگرافی سطحی میباشد
در پژوهش حاضر، هدف آن است که با استفاده از تغییر فرکانس لیزر پالسی 1Nd-YAG، زبری متفاوتی بر روی سطح نمونههای آلیاژ Ti6Al4V ایجاد شده و پس از بررسی سطوح تغییر یافته، نمونههای دارای خواص ویژهتر سطحی بههمراه نمونهی شاهد اصلاح سطح نشده، تحت ارزیابیهای زیستی قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه گردند.
مواد و روش تحقیق
تهیه و آماده سازی قطعه
ورق آلیاژ Ti6Al4V با طول 1متر، عرض 3 سانتیمتر و قطر 2 میلیمتر تهیه شده و سپس ترکیب شیمیایی آن با روش کوانتومتری مطابق جدول 1 تعیین گردید . نتایج کوانتومتری نمونه کاملا با استاندارد ترکیب شیمیایی این آلیاژ منطبق بود. سپس قطعه جهت انجام لیزر بر روی سطح آن، توسط گیوتین بریده شد. نمونه-های بریده شده هرکدام دارای عرض 1/5 سانتیمتر، طول 10 سانتیمتر و قطر 2 میلیمتر بودند. سپس سطح این نمونهها با استون شستشو دادهشد و برای اصلاح سطح توسط لیزر آماده گردیدند.
