โลหะผสมกัลเลียมไททาเนียมชนิดใหม่: การพัฒนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ฝังในกระดูก

แม้ว่าการฝังข้อต่อสะโพกและเข่าที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมจะช่วยให้ผู้ป่วยฟื้นฟูกลับสู่การเคลื่อนไหวได้ แต่ก็ยังมีความเสี่ยงที่อาจทำให้เกิดความล้มเหลว โลหะผสมไททาเนียมแบบดั้งเดิมมีความแตกต่างอย่างมากกับโมดูลัสความยืดหยุ่นของกระดูกมนุษย์ ซึ่งอาจทำให้เกิดการรวมตัวของความเครียดที่จุดเชื่อมต่อ และหลังจากการใช้งานในระยะยาวอาจทำให้การฝังชิ้นส่วนคลายตัว และที่สำคัญคือการมีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างปลายของอุปกรณ์กับกระดูกของมนุษย์ หากมีการแพร่กระจายของเชื้อแบคทีเรียในพื้นที่นี้ อาจทำให้เกิดการติดเชื้อ และสุดท้ายจะทำให้การเชื่อมต่อระหว่างกระดูกกับอุปกรณ์ล้มเหลว ซึ่งอาจต้องมีการผ่าตัดซ้ำ อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฟลินเดอร์ในออสเตรเลียได้พัฒนาโลหะผสมชนิดใหม่ โดยการเติมกัลเลียมในปริมาณเล็กน้อยลงไปในโลหะผสมไททาเนียม ซึ่งช่วยปรับปรุงทั้งคุณสมบัติต้านจุลชีพและคุณสมบัติทางกลของวัสดุนี้

คุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคทีเรียและความยืดหยุ่นของแกลเลียม

ทีมวิจัยได้พัฒนาโลหะผสมทาเนียม-กัลเลียมรูปแบบใหม่ 2 ชนิด โดยมีปริมาณกัลเลียมอยู่ที่ 3% และ 5% ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า โลหะผสมทั้งสองชนิดสามารถฆ่าแบคทีเรียได้ประมาณ 90% (±5%) และ 95% (±3%) ภายใน 6 ชั่วโมงหลังจากสัมผัสกับ Pseudomonas aeruginosa (แบคทีเรียชนิดหนึ่งที่ทำให้เกิดการติดเชื้อ) ซึ่งสูงกว่าผลลัพธ์ของโลหะผสมทาเนียม Ti-6Al-4V ที่มีแค่ 3% (±2%) มาก นอกจากนี้ ความสามารถในการต้านเชื้อแบคทีเรียของโลหะผสมใหม่ยังคงมีประสิทธิภาพหลังจาก 6 ชั่วโมงแรก และไม่มีผลกระทบต่อเซลล์มนุษย์ภายใน 24 ชั่วโมง

การปรับปรุงความแข็งแรงและความยืดหยุ่น

นอกจากประสิทธิภาพในการต้านเชื้อแบคทีเรียที่ยอดเยี่ยมแล้ว คุณสมบัติทางกลของโลหะผสมทาเนียม-กัลเลียมทั้งสองชนิดยังได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ในการทดสอบความแข็งแรง โลหะผสมที่มีปริมาณกัลเลียม 3% มีค่าความยืดหยุ่น (Young’s Modulus) ต่ำกว่าผสมทาเนียม Ti-6Al-4V แบบดั้งเดิมถึง 37% ขณะที่โลหะผสมที่มีปริมาณกัลเลียม 5% ลดลงถึง 44% ทำให้ความยืดหยุ่นของมันใกล้เคียงกับกระดูกมนุษย์มากขึ้น ลดความเสี่ยงจากการสะสมของความเครียดที่อาจทำให้การปลูกถ่ายหลุดหรือเคลื่อนที่ และยังช่วยลดความเจ็บปวดที่ผู้ป่วยต้องทนในระยะยาว ถึงแม้ว่าจะมีความยืดหยุ่นที่ดี แต่โลหะผสมใหม่เหล่านี้ยังคงมีความแข็งแรงพอสมควรเพื่อรองรับภาระของการปลูกถ่าย และมีศักยภาพในการเพิ่มความแข็งแรงได้มากขึ้นในอนาคต

การพัฒนาในอนาคตและแนวโน้มการใช้งานทางคลินิก

การวิจัยนี้นำโดย ดร. Reza Hashemi และนักศึกษาจบการศึกษาด้านวิศวกรรมวัสดุ Rhianna McHendrie และได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Functional Materials for Bioengineering ดร. Hashemi กล่าวว่าการวิจัยนี้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่มีศักยภาพสูงและเปิดโอกาสใหม่ในการพัฒนาวัสดุสำหรับการปลูกถ่ายในทางกระดูก “การเพิ่มกัลเลียมสามารถสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคทีเรียและสมรรถภาพทางกลที่ดี ซึ่งสามารถปรับปรุงผลการรักษาของผู้ป่วยและลดความเสี่ยงจากภาวะแทรกซ้อนและความล้มเหลวของการปลูกถ่ายในระยะยาว”

ผลการวิจัยนี้ได้เปิดบทใหม่ในการพัฒนาวัสดุสำหรับการปลูกถ่ายทางกระดูก การวิจัยและการทดสอบทางคลินิกในอนาคตอาจผลักดันให้การใช้งานวัสดุผสมกัลเลียม-ไทเทเนียมในด้านการแพทย์เป็นที่นิยมมากขึ้น เพื่อให้ผู้ป่วยมีทางเลือกที่ปลอดภัยและทนทานมากขึ้นสำหรับการปลูกถ่ายกระดูก

อ้างอิง:

• การพัฒนาวัสดุปลูกถ่ายทางกระดูกก้าวหน้าอีกขั้น! การเติมกัลเลียมในโลหะไทเทเนียมเพียงเล็กน้อย ทำให้วัสดุมีคุณสมบัติทั้งต่อต้านแบคทีเรียและความยืดหยุ่น
• A dash of gallium may make for stabler hip and knee implants
• Development of Novel Antibacterial Ti-Nb-Ga Alloys with Low Stiffness for Medical Implant Applications

สำหรับการบด เรามีการปรับแต่งตามความต้องการในการประมวลผล เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเรา เราจะมีคนที่จะตอบคำถามของคุณ

หากคุณต้องการใบเสนอราคาแบบกำหนดเองโปรดติดต่อเรา

เวลาทำการฝ่ายบริการลูกค้า : จันทร์ – ศุกร์ 09:00~18:00 น.

โทร : 07 223 1058

หากมีข้อสงสัยหรือคำถามที่ไม่ชัดเจนทางโทรศัพท์ โปรดอย่าลังเลที่จะส่งข้อความส่วนตัวถึงฉันทาง Facebook ~~

เฟซบุ๊ก HonWay: https://www.facebook.com/honwaygroup

คุณอาจสนใจ…