از جمله كاربردهاي مهم بيوسراميك‌ها، "غشاهاي" سراميكي هستند. غشاها اين توانايي را دارند كه يون‌ها و اجزاي خاصي را جذب كنند و آب دريا را به آب شيرين تبديل كنند. قطعاً شيرين كردن آب يك آرزوي ديرينه بشري بوده و در آينده عامل تعيين‌كنندة بقاي بشر نيز خواهد بود. بيوسراميك‌ها همچنين پساب‌هاي صنعتي را به منابع آبي مناسب تبديل مي‌كنند.
- سراميك‌ها و سلامتي
سراميك‌ها، اين مواد دست‌ساختة بشر، از ابتداي تاريخ تمدن تا به امروز توانسته‌اند مواد بسيار مفيدي را در اختيار انسان‌ها قرار دهند. از سفالينه‌هاي هزاران سال قبل تا راكتورهاي هسته‌اي و اخيراً نيز محافظ سفينه‌هاي فضايي و غيره. يكي از كاربردهاي مواد سراميكي كه در ارتباط نزديك با زندگي بشر است، شامل بكارگيري قطعات سراميكي در بدن انسان مي‌باشد. به اين دسته از سراميك‌ها "بيوسراميك (Bio-Ceramic)" گويند.
بيوسراميك‌ها گروهي از سراميك‌هاي پيشرفته هستند كه داراي كاربردهاي پزشكي و بهداشتي زيادي هستند. اين مواد به‌عنوان جايگزيني براي بعضي از اعضاي بدن استفاده مي‌شوند و داراي خواصي هستند كه با محيط بدن سازگاري دارند. از جنبه ديگر، اين سراميك‌ها به‌علت خواص مطلوبشان كاربردهاي زيادي در بهينه ساختن منابع حياتي بشر مانند آب، خاك و غيره دارند.
يكي از چالش‌هاي اصلي آيندة بشريت رقابت بر سر تامين منابع بهداشتي است. به‌طوري كه "پروفسور نيوهام" معتقد است آينده از آن منابع آب، بهداشت و سلامت است. بنابراين كنترل وضعيت بهداشتي و سلامتي بشر امري است كه از اهميت ويژه‌اي برخوردار است؛ به‌گونه‌اي كه آيندة بشر به سلامت اين منابع وابسته است و بايد در مورد مواد اوليه و توانمندي آن بسيار بررسي و تلاش شود. بيوسراميك‌ها در اين زمينه نقش عمده‌اي را ايفا مي‌كنند.
اين دسته از سراميك‌ها اهميت فراواني در زندگي روزمره يافته اند. البته استفاده از مواد مختلف به‌عنوان "ايمپلانت (Implant)" به دورة قبل از ميلاد مسيح بر مي‌گردد. اما از اواخر قرن نوزدهم، در اثر پيشرفت و افزايش اطلاعات پزشكي در اين مورد كوشش‌هاي جدي انجام گرفت.
اولين مواد مصرفي به‌عنوان ايمپلانت، تركيبي از برنج و مس بود كه به‌دليل خوردگي شديد اين مواد در بدن، استفاده آن‌ها با شكست مواجه شده است. از آنجايي كه در پزشكي مدرن ضرورت استفاده از مواد مختلف به‌منظور ترميم عيوب بدن انسان احساس مي‌شد، پليمريست‌ها گسترة وسيعي از اين مواد را براي استفاده به جامعه پزشكي معرفي كردند و متالورژها نيز با استفاده از آلياژهاي جديد و متفاوت، قطعات ارتوپديك بسياري براي بدن ساختند. اما حتي اين مواد نيز به‌علت خوردگي شيميايي در بدن ايجاد عارضه مي‌كرد؛ حال آنكه بسياري از ايمپلانت‌ها، مانند اتصال مصنوعي در مفاصل ران، بايستي براي هميشه در بدن انسان باقي مي‌ماند. از اين رو، پژوهشگران براي دستيابي به موادي با مشخصات بهتر به دنياي سراميك راه پيدا كردند.
تجربه و بررسي‌هاي علمي و فني نشان داده است كه سراميك‌ها به طور ذاتي زيست‌سازگارترين مواد موجود مي‌باشند كه دليل اين امر را بايد در ماهيت تركيبات سراميكي نسبت به دو دسته ديگر مواد يعني فلزات و پليمرها جستجو كرد.
فلزات علي‌رغم اينكه خواص مكانيكي مطلوبي دارند ولي در تماس با بافت‌هاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي مي‌شوند كه اين به‌دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد مي‌باشند. حتي فلزاتي كه خنثي به‌نظر مي‌رسند اثرات نامطلوبي در داخل بدن دارند و بدين ترتيب بيشتر فلزات از ديدگاه زيست‌سازگاري گزينه‌هاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند. پليمرها نيز صرف‌نظر از خواص مكانيكي ضعيف، با بدن سازگار نبوده و در محيط‌هاي فيزيولوژيك، پايداري شيميايي مطلوبي ندارند.
اما در مورد سراميك‌ها داستان به‌گونه‌اي ديگر است. بعضي از مزاياي سراميك‌ها (از جنبه زيست‌سازگاري) نسبت به مواد ديگر عبارتند از:
1) عموماً سراميك‌ها از عناصري تشكيل مي‌شوند كه آن عناصر به‌صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن‌جمله مي‌توان به كلسيم و فسفر اشاره نمود.
2) پيوندهاي تشكيل‌دهنده تركيبات سراميكي نوعاً كوالانسي و يوني مي‌باشند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيبات الكترون آزادي وجود ندارد و بنابراين اغلب اين مواد، ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.
3) وقتي سراميك‌ها در معرض تخريبات بيولوژيك از جانب بدن قرار مي‌گيرند مي‌توانند از لحاظ شيميايي تا مدت‌هاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان مي‌تواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.
4) اگر بدن بتواند بنا به دلايلي بيوسراميك را تخريب كند، خطر محصولات ناشي از تخريب سراميك‌ها به مراتب كم‌تر از خطر فلزات و پليمرها در بدن است.
بنابراين از مجموع اين دلايل مي‌توان گفت سراميك‌ها سازگارترين و مناسب‌ترين مواد براي استفاده در بدن و محيط فيزيولوژيك مي‌باشند.
- خصوصياتي كه يك ايمپلانت دايمي سراميكي بايد داشته باشد عبارتند از:
1- سازگاري بيولوژيكي: عموماً مواد ايمپلانت بايد با بافت‌هاي بدن سازگاري داشته باشند و ايجاد حساسيت و مسموميت نكنند.
2- عدم خوردگي: در بدن موجود زنده خوردگي بيولوژيكي روي ندهد.
3- كارآيي در عملكرد: بايد بتواند به‌نحو مطلوب وظيفه‌اي را كه در هر نقطه از بدن بر عهده آن قرار مي‌دهند به‌خوبي انجام دهد.
4- قابليت استريليزه شدن: قابليت استريل و ضدعفوني شدن را داشته باشد، بدون اينكه تغييري در تركيب آن ايجاد كند. يا باعث تغيير خواص فيزيكي و شيميايي شود.
5- قابليت دسترسي: قابل دسترس بوده و به‌راحتي توليد شود.
بيوسراميك‌ها كاربردهاي بسياري در بدن از جمله لگن، شانه، زانو، تعمير استخوان‌هاي آسيب ديده، درمان بيماري‌ها و كاشت‌هاي دنداني خواهند داشت.
در يك پيشرفت علمي جديد، مطالعات كلينيكي بر روي زانوي سراميكي انجام گرفته است كه اين زانو مي‌تواند كاملاً جايگزين زانوي انسان شود. اين زانوي سراميكي از اكسيد زيركنيم ساخته شده است. با شبيه‌سازي‌هاي آزمايشگاهي نشان داده شده است كه زانوي زيركنيايي، 25 درصد سايش كم‌تري از زانوهاي فلز/ پلي اتيلن قبلي دارد.
- تقسيم بندي بيوسراميك‌ها
بيوسراميك‌ها را معمولاً از چند زاويه مي‌توان دسته‌بندي نمود. يكي از مهم‌ترين روش‌هاي تقسيم‌بندي بيوسراميك‌ها صرف‌نظر از ماهيت و جنس آن‌ها، بر اساس واكنشي است كه محيط فيزيولوژيك بدن با آن‌ها انجام مي‌دهد كه اين يك پارامتر بسيار مهم است. بر اين اساس بيوسراميك‌ها را به سه دسته تقسيم‌بندي مي‌كنند:
1) بيوسراميك‌هاي تقريباً خنثي: موادي هستند كه با محيط بدن واكنشي نمي‌دهند و از لحاظ شيميايي خنثي هستند. مثل آلومينا، زيركنيا و كربن كه اين سراميك‌ها به‌دليل خنثي بودن شيميايي، زيست‌سازگار مي‌باشند.
2) بيوسراميك‌هاي فعال: موادي هستند كه با بدن واكنش نشان مي‌دهند كه اين واكنش‌ها مخرب نيست، بلكه مثبت بوده و سازگار با بدن مي‌باشد. به‌عنوان مثال مي‌توان به كلسيم فسفات‌ها و در راس آن‌ها به هيدروكسي آپاتيت اشاره نمود كه كلسيم فسفات، زيست‌سازگار و شايد به‌نوعي مهم‌ترين بيوسراميك باشد.
3) بيوسراميك‌هاي جذب شونده: اين دسته از مواد كه بيشتر براي تعميرات و پشتيباني‌هاي موقت مورد استفاده قرار مي‌گيرند به‌دليل تركيب شيميايي خاص خود، مي‌توانند در محيط‌هاي آبي مثل محيط بدن به اجزاي تشكيل دهنده خود تجزيه شوند ضمن اينكه مواد حاصل از تجزيه آن‌ها در بدن خنثي و بي‌اثر هستند. به‌عنوان مثال مي‌توان تري كلسيم فسفات را نام برد كه اين بيوسراميك مي‌تواند به‌عنوان يك داربست موقت براي زمان مشخصي در بدن مورد استفاده قرار گيرد.
از كاربردهاي مهم اين مواد مي‌توان به ساخت اجزاي بدن براي جايگزيني اعضاي آسيب ديده، ساخت دستگاه‌هايي براي كنترل عوامل حياتي بدن و استفاده از آن‌ها براي بازيابي و بهينه‌سازي منابع حياتي اشاره كرد. در اين زمينه مي‌توان از مفصل‌هاي مصنوعي، ملقمه دندان و رية مصنوعي كه از سراميك‌هاي متخلخل ساخته مي‌شود، نام برد.
همچنين با استفاده از بيوسراميك‌ها وسيله‌اي ابداع شده است كه تمام فاكتورهاي خون را شناسايي كرده و تمامي اطلاعات بيولوژيكي را هر لحظه در اختيار ما قرار مي‌دهد.
از جمله كاربردهاي مهم ديگر بيوسراميك‌ها، "غشاهاي" سراميكي هستند. غشاها اين توانايي را دارند كه يون‌ها و اجزاي خاصي را جذب كنند و آب دريا را به آب شيرين تبديل كنند. قطعاً شيرين كردن آب يك آرزوي ديرينه بشري بوده و در آينده عامل تعيين‌كنندة بقاي بشر نيز خواهد بود. بيوسراميك‌ها همچنين پساب‌هاي صنعتي را به منابع آبي مناسب تبديل مي‌كنند كه در آن تعاملي با سيستم بيولوژيكي وجود دارد. نقش و كاربرد اين محصولات در آيندة نزديك كه بحران آب و منابع آبي در سرتاسر جهان رخ مي‌نمايد بيشتر آشكار خواهد گرديد.
- قابليت‌ها و مشكلات
محيط بدن نسبت به مواد بيگانه محيطي بسيار سخت‌گير مي‌باشد به‌گونه‌اي كه ورود يك ماده به محيط فيزيولوژيك يا محيط زنده با چالش‌هاي بزرگي روبرو است و بنابراين مسائل بسيار دشواري جهت طراحي و كاربرد بيومواد بر سر راه يك مهندس بيومواد وجود خواهد داشت.
وظايف دشوار زير را مي‌توان از يك بيوسراميك در حين كاركرد در محيط زنده انتظار داشت:
1) در محيط زنده بدن خود را حفظ نمايد و از بين نرود.
2) به بافت‌هاي زنده اطراف خود آسيبي نرساند.
3) عملكرد خاصي را در محيط بدن از خود نشان دهد.
4) عملكرد ماده مورد نظر با سازوكارهاي طبيعي بدن هماهنگ باشد.
اتفاقات بسياري در حين استفاده از ماده خارجي در بدن ممكن است رخ دهد كه بهترين آن‌ها وقتي است كه تنها خود ماده آسيب ببيند و بدترين اتفاق آن است كه ماده به بافت اطراف خود آسيب برساند كه اغلب مجموعه‌اي از اين دو حالت اتفاق مي‌افتد.
حالت ايده‌آل و مطلوب براي كاربرد بيومواد در بدن زماني است كه ماده مورد نظر كاملاً زيست‌سازگار بوده و بدون اينكه خود از بين برود، ضمن عملكرد مطلوب، به بافت اطراف خود نيز آسيبي نرساند.
- چالش‌هاش توسعه فناوري پيوسراميك در كشور
الف) در ايران مشكل عمده‌اي كه در اين حوزه وجود دارد، اين است كه متخصصين علم بيومتريال و علم بيولوژي با يكديگر ارتباط ضعيفي دارند. در اين زمينه لازم است كه ارتباط سازماني لازم بين سيستم‌ها و مراكز آموزشي و پژوهشي داراي تجهيزات ايجاد شود. براي رفع اين مشكل بايد زمينه‌هاي كار مشترك و تبادل اطلاعات بين اين دو بخش فراهم آيد؛ به‌نظر مي‌رسد تشكيل هسته‌هاي مشترك تحقيقاتي تحت عناوين مشخص و تعريف شده، اولين و شايد اساسي‌ترين گام باشد. تعريف عناوين اصلي و استراتژيك در اين بخش نيز مي‌تواند به‌عنوان نخستين وظايف اين هسته‌هاي پژوهشي قرار گيرد.
ب) از آنجايي كه در كشور منابع غني مواد معدني وجود دارد، يكي از قابليت‌هاي خوب كشور در زمينة بيوسراميك‌ها مربوط به مواد اوليه است. مشكل اصلي در اين زمينه، فقدان توانمندي لازم جهت استحصال مواد با درجة خلوص بالا است. بنابراين آماده‌سازي مواد اوليه و كنترل خواص آن‌ها يكي ديگر از چالش‌هاي كار بر روي مواد زيستي مي‌باشد.
ج) به‌نظر مي‌رسد گرچه توليد بيوسراميك‌ها در كشور در حال حاضر توجيه اقتصادي ندارد ولي با توجه به پتانسيل‌هاي موجود پيش‌بيني مي‌شود كه در آينده توجيه اقتصادي لازم براي توليد اين نوع مواد سراميكي ايجاد شود. تاثير اين مواد در كمك به تامين سلامتي افراد نيز دليلي بر استراتژيك بودن بيومواد است، لذا اين حوزه از سراميك‌هاي پيشرفته نيز نيازمند توجه جدي است.
http://nano.itan.ir/?ID=1733
سراميك‌ها، اين مواد دست‌ساختة بشر، از ابتداي تاريخ تمدن تا به امروز توانسته‌اند مواد بسيار مفيدي را در اختيار انسان‌ها قرار دهند. از سفالينه‌هاي هزاران سال قبل تا راكتورهاي هسته‌اي و اخيراً نيز محافظ سفينه‌هاي فضايي و غيره. يكي از كاربردهاي مواد سراميكي كه در ارتباط نزديك با زندگي بشر است، شامل بكارگيري قطعات سراميكي در بدن انسان مي‌باشد. به اين دسته از سراميك‌ها "بيوسراميك (Bio-Ceramic)" گويند.
بيوسراميك‌ها گروهي از سراميك‌هاي پيشرفته هستند كه داراي كاربردهاي پزشكي و بهداشتي زيادي هستند. اين مواد به‌عنوان جايگزيني براي بعضي از اعضاي بدن استفاده مي‌شوند و داراي خواصي هستند كه با محيط بدن سازگاري دارند. از جنبه ديگر، اين سراميك‌ها به‌علت خواص مطلوبشان كاربردهاي زيادي در بهينه ساختن منابع حياتي بشر مانند آب، خاك و غيره دارند.
يكي از چالش‌هاي اصلي آيندة بشريت رقابت بر سر تامين منابع بهداشتي است. به‌طوري كه "پروفسور نيوهام" معتقد است آينده از آن منابع آب، بهداشت و سلامت است. بنابراين كنترل وضعيت بهداشتي و سلامتي بشر امري است كه از اهميت ويژه‌اي برخوردار است؛ به‌گونه‌اي كه آيندة بشر به سلامت اين منابع وابسته است و بايد در مورد مواد اوليه و توانمندي آن بسيار بررسي و تلاش شود. بيوسراميك‌ها در اين زمينه نقش عمده‌اي را ايفا مي‌كنند.
اين دسته از سراميك‌ها اهميت فراواني در زندگي روزمره يافته اند. البته استفاده از مواد مختلف به‌عنوان "ايمپلانت (Implant)" به دورة قبل از ميلاد مسيح بر مي‌گردد. اما از اواخر قرن نوزدهم، در اثر پيشرفت و افزايش اطلاعات پزشكي در اين مورد كوشش‌هاي جدي انجام گرفت.
اولين مواد مصرفي به‌عنوان ايمپلانت، تركيبي از برنج و مس بود كه به‌دليل خوردگي شديد اين مواد در بدن، استفاده آن‌ها با شكست مواجه شده است. از آنجايي كه در پزشكي مدرن ضرورت استفاده از مواد مختلف به‌منظور ترميم عيوب بدن انسان احساس مي‌شد، پليمريست‌ها گسترة وسيعي از اين مواد را براي استفاده به جامعه پزشكي معرفي كردند و متالورژها نيز با استفاده از آلياژهاي جديد و متفاوت، قطعات ارتوپديك بسياري براي بدن ساختند. اما حتي اين مواد نيز به‌علت خوردگي شيميايي در بدن ايجاد عارضه مي‌كرد؛ حال آنكه بسياري از ايمپلانت‌ها، مانند اتصال مصنوعي در مفاصل ران، بايستي براي هميشه در بدن انسان باقي مي‌ماند. از اين رو، پژوهشگران براي دستيابي به موادي با مشخصات بهتر به دنياي سراميك راه پيدا كردند.
تجربه و بررسي‌هاي علمي و فني نشان داده است كه سراميك‌ها به طور ذاتي زيست‌سازگارترين مواد موجود مي‌باشند كه دليل اين امر را بايد در ماهيت تركيبات سراميكي نسبت به دو دسته ديگر مواد يعني فلزات و پليمرها جستجو كرد.
فلزات علي‌رغم اينكه خواص مكانيكي مطلوبي دارند ولي در تماس با بافت‌هاي زنده بدن دچار خوردگي الكتروشيميايي مي‌شوند كه اين به‌دليل ماهيت اين دسته از مواد است كه داراي الكترون آزاد مي‌باشند. حتي فلزاتي كه خنثي به‌نظر مي‌رسند اثرات نامطلوبي در داخل بدن دارند و بدين ترتيب بيشتر فلزات از ديدگاه زيست‌سازگاري گزينه‌هاي مناسبي جهت استفاده در بدن نيستند. پليمرها نيز صرف‌نظر از خواص مكانيكي ضعيف، با بدن سازگار نبوده و در محيط‌هاي فيزيولوژيك، پايداري شيميايي مطلوبي ندارند.
اما در مورد سراميك‌ها داستان به‌گونه‌اي ديگر است. بعضي از مزاياي سراميك‌ها (از جنبه زيست‌سازگاري) نسبت به مواد ديگر عبارتند از:
1) عموماً سراميك‌ها از عناصري تشكيل مي‌شوند كه آن عناصر به‌صورت طبيعي در محيط بدن وجود دارند كه از آن‌جمله مي‌توان به كلسيم و فسفر اشاره نمود.
2) پيوندهاي تشكيل‌دهنده تركيبات سراميكي نوعاً كوالانسي و يوني مي‌باشند و به جز موارد بسيار اندكي مثل گرافيت، در اين تركيبات الكترون آزادي وجود ندارد و بنابراين اغلب اين مواد، ضعف خوردگي الكتروشيميايي ندارند.
3) وقتي سراميك‌ها در معرض تخريبات بيولوژيك از جانب بدن قرار مي‌گيرند مي‌توانند از لحاظ شيميايي تا مدت‌هاي زيادي دوام بياورند كه اين زمان مي‌تواند در حد مدت عمر يك انسان باشد.
4) اگر بدن بتواند بنا به دلايلي بيوسراميك را تخريب كند، خطر محصولات ناشي از تخريب سراميك‌ها به مراتب كم‌تر از خطر فلزات و پليمرها در بدن است.
بنابراين از مجموع اين دلايل مي‌توان گفت سراميك‌ها سازگارترين و مناسب‌ترين مواد براي استفاده در بدن و محيط فيزيولوژيك مي‌باشند.
- خصوصياتي كه يك ايمپلانت دايمي سراميكي بايد داشته باشد عبارتند از:
1- سازگاري بيولوژيكي: عموماً مواد ايمپلانت بايد با بافت‌هاي بدن سازگاري داشته باشند و ايجاد حساسيت و مسموميت نكنند.
2- عدم خوردگي: در بدن موجود زنده خوردگي بيولوژيكي روي ندهد.
3- كارآيي در عملكرد: بايد بتواند به‌نحو مطلوب وظيفه‌اي را كه در هر نقطه از بدن بر عهده آن قرار مي‌دهند به‌خوبي انجام دهد.
4- قابليت استريليزه شدن: قابليت استريل و ضدعفوني شدن را داشته باشد، بدون اينكه تغييري در تركيب آن ايجاد كند. يا باعث تغيير خواص فيزيكي و شيميايي شود.
5- قابليت دسترسي: قابل دسترس بوده و به‌راحتي توليد شود.
بيوسراميك‌ها كاربردهاي بسياري در بدن از جمله لگن، شانه، زانو، تعمير استخوان‌هاي آسيب ديده، درمان بيماري‌ها و كاشت‌هاي دنداني خواهند داشت.
در يك پيشرفت علمي جديد، مطالعات كلينيكي بر روي زانوي سراميكي انجام گرفته است كه اين زانو مي‌تواند كاملاً جايگزين زانوي انسان شود. اين زانوي سراميكي از اكسيد زيركنيم ساخته شده است. با شبيه‌سازي‌هاي آزمايشگاهي نشان داده شده است كه زانوي زيركنيايي، 25 درصد سايش كم‌تري از زانوهاي فلز/ پلي اتيلن قبلي دارد.
- تقسيم بندي بيوسراميك‌ها
بيوسراميك‌ها را معمولاً از چند زاويه مي‌توان دسته‌بندي نمود. يكي از مهم‌ترين روش‌هاي تقسيم‌بندي بيوسراميك‌ها صرف‌نظر از ماهيت و جنس آن‌ها، بر اساس واكنشي است كه محيط فيزيولوژيك بدن با آن‌ها انجام مي‌دهد كه اين يك پارامتر بسيار مهم است. بر اين اساس بيوسراميك‌ها را به سه دسته تقسيم‌بندي مي‌كنند:
1) بيوسراميك‌هاي تقريباً خنثي: موادي هستند كه با محيط بدن واكنشي نمي‌دهند و از لحاظ شيميايي خنثي هستند. مثل آلومينا، زيركنيا و كربن كه اين سراميك‌ها به‌دليل خنثي بودن شيميايي، زيست‌سازگار مي‌باشند.
2) بيوسراميك‌هاي فعال: موادي هستند كه با بدن واكنش نشان مي‌دهند كه اين واكنش‌ها مخرب نيست، بلكه مثبت بوده و سازگار با بدن مي‌باشد. به‌عنوان مثال مي‌توان به كلسيم فسفات‌ها و در راس آن‌ها به هيدروكسي آپاتيت اشاره نمود كه كلسيم فسفات، زيست‌سازگار و شايد به‌نوعي مهم‌ترين بيوسراميك باشد.
3) بيوسراميك‌هاي جذب شونده: اين دسته از مواد كه بيشتر براي تعميرات و پشتيباني‌هاي موقت مورد استفاده قرار مي‌گيرند به‌دليل تركيب شيميايي خاص خود، مي‌توانند در محيط‌هاي آبي مثل محيط بدن به اجزاي تشكيل دهنده خود تجزيه شوند ضمن اينكه مواد حاصل از تجزيه آن‌ها در بدن خنثي و بي‌اثر هستند. به‌عنوان مثال مي‌توان تري كلسيم فسفات را نام برد كه اين بيوسراميك مي‌تواند به‌عنوان يك داربست موقت براي زمان مشخصي در بدن مورد استفاده قرار گيرد.
از كاربردهاي مهم اين مواد مي‌توان به ساخت اجزاي بدن براي جايگزيني اعضاي آسيب ديده، ساخت دستگاه‌هايي براي كنترل عوامل حياتي بدن و استفاده از آن‌ها براي بازيابي و بهينه‌سازي منابع حياتي اشاره كرد. در اين زمينه مي‌توان از مفصل‌هاي مصنوعي، ملقمه دندان و رية مصنوعي كه از سراميك‌هاي متخلخل ساخته مي‌شود، نام برد.
همچنين با استفاده از بيوسراميك‌ها وسيله‌اي ابداع شده است كه تمام فاكتورهاي خون را شناسايي كرده و تمامي اطلاعات بيولوژيكي را هر لحظه در اختيار ما قرار مي‌دهد.
از جمله كاربردهاي مهم ديگر بيوسراميك‌ها، "غشاهاي" سراميكي هستند. غشاها اين توانايي را دارند كه يون‌ها و اجزاي خاصي را جذب كنند و آب دريا را به آب شيرين تبديل كنند. قطعاً شيرين كردن آب يك آرزوي ديرينه بشري بوده و در آينده عامل تعيين‌كنندة بقاي بشر نيز خواهد بود. بيوسراميك‌ها همچنين پساب‌هاي صنعتي را به منابع آبي مناسب تبديل مي‌كنند كه در آن تعاملي با سيستم بيولوژيكي وجود دارد. نقش و كاربرد اين محصولات در آيندة نزديك كه بحران آب و منابع آبي در سرتاسر جهان رخ مي‌نمايد بيشتر آشكار خواهد گرديد.
- قابليت‌ها و مشكلات
محيط بدن نسبت به مواد بيگانه محيطي بسيار سخت‌گير مي‌باشد به‌گونه‌اي كه ورود يك ماده به محيط فيزيولوژيك يا محيط زنده با چالش‌هاي بزرگي روبرو است و بنابراين مسائل بسيار دشواري جهت طراحي و كاربرد بيومواد بر سر راه يك مهندس بيومواد وجود خواهد داشت.
وظايف دشوار زير را مي‌توان از يك بيوسراميك در حين كاركرد در محيط زنده انتظار داشت:
1) در محيط زنده بدن خود را حفظ نمايد و از بين نرود.
2) به بافت‌هاي زنده اطراف خود آسيبي نرساند.
3) عملكرد خاصي را در محيط بدن از خود نشان دهد.
4) عملكرد ماده مورد نظر با سازوكارهاي طبيعي بدن هماهنگ باشد.
اتفاقات بسياري در حين استفاده از ماده خارجي در بدن ممكن است رخ دهد كه بهترين آن‌ها وقتي است كه تنها خود ماده آسيب ببيند و بدترين اتفاق آن است كه ماده به بافت اطراف خود آسيب برساند كه اغلب مجموعه‌اي از اين دو حالت اتفاق مي‌افتد.
حالت ايده‌آل و مطلوب براي كاربرد بيومواد در بدن زماني است كه ماده مورد نظر كاملاً زيست‌سازگار بوده و بدون اينكه خود از بين برود، ضمن عملكرد مطلوب، به بافت اطراف خود نيز آسيبي نرساند.
- چالش‌هاش توسعه فناوري پيوسراميك در كشور
الف) در ايران مشكل عمده‌اي كه در اين حوزه وجود دارد، اين است كه متخصصين علم بيومتريال و علم بيولوژي با يكديگر ارتباط ضعيفي دارند. در اين زمينه لازم است كه ارتباط سازماني لازم بين سيستم‌ها و مراكز آموزشي و پژوهشي داراي تجهيزات ايجاد شود. براي رفع اين مشكل بايد زمينه‌هاي كار مشترك و تبادل اطلاعات بين اين دو بخش فراهم آيد؛ به‌نظر مي‌رسد تشكيل هسته‌هاي مشترك تحقيقاتي تحت عناوين مشخص و تعريف شده، اولين و شايد اساسي‌ترين گام باشد. تعريف عناوين اصلي و استراتژيك در اين بخش نيز مي‌تواند به‌عنوان نخستين وظايف اين هسته‌هاي پژوهشي قرار گيرد.
ب) از آنجايي كه در كشور منابع غني مواد معدني وجود دارد، يكي از قابليت‌هاي خوب كشور در زمينة بيوسراميك‌ها مربوط به مواد اوليه است. مشكل اصلي در اين زمينه، فقدان توانمندي لازم جهت استحصال مواد با درجة خلوص بالا است. بنابراين آماده‌سازي مواد اوليه و كنترل خواص آن‌ها يكي ديگر از چالش‌هاي كار بر روي مواد زيستي مي‌باشد.
ج) به‌نظر مي‌رسد گرچه توليد بيوسراميك‌ها در كشور در حال حاضر توجيه اقتصادي ندارد ولي با توجه به پتانسيل‌هاي موجود پيش‌بيني مي‌شود كه در آينده توجيه اقتصادي لازم براي توليد اين نوع مواد سراميكي ايجاد شود. تاثير اين مواد در كمك به تامين سلامتي افراد نيز دليلي بر استراتژيك بودن بيومواد است، لذا اين حوزه از سراميك‌هاي پيشرفته نيز نيازمند توجه جدي است.
http://nano.itan.ir/?ID=1733
