گذاشتن نقاب زیستی روی مفصل های مصنوعی

سیستم ایمنی بدن انسان بسیار هوشمند و دقیق عمل می کند و این توانایی را دارد که بافت های خودی بدن را از تمام مواد خارجی تشخیص دهد. مواد به کار رفته در بدن مانند بیومتریال ها، ابزارهای پزشکی و پروتزها برای سیستم ایمنی بدن انسان، خارجی محسوب می شوند. به همین خاطر این مواد خارجی باعث واکنش نشان دادن بافت های انسانی، در اثر تماس با آن ها می شوند. اگر پاسخ بافت های بدن شدید باشد، ممکن است باعث پس زدن ایمپلنت به کار رفته در بدن شود.
در مورد مفصل مصنوعی ران، اگر بافت های اطراف، پروتز مفصل را پس بزنند، باعث لق شدن مفصل و نیز ایجاد عفونت می شوند. برای کاهش پاسخ ایمنی نسبت به پروتز و کمک به موفقیت آمیز بودن عمل مفصل، می توان سطح پروتز را با استفاده از برخی مواد پوشش دهی کرد. مواد به کار رفته در پوشش، پاسخ ایمنی ایجاد نمی کنند. پوشش پروتز یک لایه روی آن تشکیل می دهد؛ این کار مثل این است که پروتز نقاب زیستی پوشیده است تا شبیه به مواد خودی بدن شود.

پوشش های کمک کننده به پیوند استخوانی

پیوند استخوانی ایجاد یک ارتباط مستقیم و ساختاری بین استخوان زنده (در اینجا استخوان فمور و استابولوم) و سطح ایمپلنت کاشته شده است. گروهی از مواد فعال از نظر زیستی برای این کاربرد مورد مطالعه قرار گرفته اند:

فسفات کلسیم

فسفات کلسیم بخشی از ساختار طبیعی استخوان را تشکیل می دهد. فسفات کلسیم انواع مختلفی دارد؛ هیدروکسی آپاتیت یکی از انواع شناخته شده فسفات کلسیم است که باعث استخوان سازی، چسبندگی سلول های استخوان ساز و تمایز می شود. این نوع پوشش برای پروتزهای فلزی مناسب است.

تغییر شیمیایی سطح فلز با یون ها

پروتزهای فلزی سطح هیدروفوب (آبگریز) دارند؛ می توان با افزایش گروه های یونی مانند یون هیدروکسیل این مشکل را برطرف کرد. ایمپلنت های فلزی پوشش دهی شده با یون ها، پیوند استخوانی و تولید استخوان را تحریک می کنند.

ترکیبات ماتریکس خارج سلولی و پپتید های زیستی

یکی از این نوع ترکیبات کلاژن است، که به طور طبیعی در ماتریکس استخوان به کار رفته است. سلول های استخوان ساز می توانند به خوبی روی ایمپلنت های پوشش داده شده با کلاژن متصل شوند. کلاژن پیوند استخوانی را نیز تحریک می کند.

نانولوله های تیتانیوم

نانولوله های تیتانیوم باعث تمایز سلول های استخوان ساز می شوند و همچنین تولید استئوکلیسن و فعالیت اینتگرین را افزایش می دهند. با تغییر در قطر نانولوله می توان رفتار سلول های استخوان ساز را تنظیم کرد. به طور مثال استئوبلاست های رشد کرده روی نانولوله هایی با قطر ۳۰ نانومتر تکثیر و اتصال بیشتری نشان می دهند؛ در حالی که استئوبلاست هایی که روی نانولوله هایی با قطر ۱۰۰ نانومتر رشد کنند کمتر تکثیر می شوند و بیشتر تمایز پیدا می کنند.

فاکتورهای رشد

در هنگام استخوان سازی، فاکتورهای رشد مختلفی توسط سلول هایosteoprogenitor (سلول های استئوپروژنیتور با پتانسیل استخوان سازی) و استئوبلاست ها ترشح می شوند که باعث جذب شدن سلول های مزانشیمی و تمایز استئوبلاست ها می شود. اگر پروتزهای مفصل با فاکتورهای رشد پوشش داده شوند، باعث تولید و تمایز سلول های استخوان ساز می شوند و امکان لق شدن مفصل کاهش پیدا می کند.

پوشش های ضدعفونت

ایجاد عفونت بعد از عمل مفصل علت اصلی لق شدن مفصل است. عفونت مفصل انجام عمل مجدد برای برداشتن پروتز قدیمی و قرار دادن پروتز جدید مفصل را الزامی می کند. در این حالت بیمار باید یک دوره زمانی استراحت و عدم تحرک را پشت سر بگذارد. در عمل تعویض مجدد مفصل، امکان عفونت و لق شدن دوباره مفصل بیشتر است. استفاده از پوشش هایی که از ایجاد عفونت جلوگیری می کنند، احتمال این گونه مشکلات را کمتر می کند. انواع طراحی های به کار رفته برای پوشش های ضدعفونت شامل موارد زیر هستند: