با ثریا تا ثریا

آلياژهاي حافظه دار به توانايي برگشت به شکل يا اندازه اوليه ي از پيش تعريف شده طي يک چرخه حرارتي اطلاق  مي شود . به عبارت ديگر ، چنانچه در دماي پايين تر از دماي خاتمه ي تحول مارتنزيتي يک تغيير شکل پلاستيک در آلياژ حافظه دار ايجاد شود، با افزايش دما تا بالاي دماي خاتمه تحول آستنيتي ، آلياژ قادر به بازيابي شکل اوليه خود خواهد بود.

آلياژهاي حافظه دار شامل گروهي از مواد فلزي است که قابليت بازگشت به شکل اوليه را هنگامي که تحت بار مکانيکي مناسب قرار گيرند را دارا مي باشند. هنگامي که محدوديت در بازيابي شکل وجود دارد، اين آلياژها نيروهاي ارتجاعي بالايي را توليد مي کنند و به خاطر اين خاصيت علاقه تکنولوژيکي زيادي براي استفاده از آلياژ هاي حافظه دار در کاربردهاي پزشکي و غير پزشکي وجود دارد به عبارت ديگر خواص ترموديناميکي استثنايي آلياژهاي حافظه دار ، عامل کاربردهاي بسيار مهمي در زمينه ي مهندسي پزشکي شده است.

آلياژهاي حافظه دار به صورت يكطرفه و دو طرفه ساخته مي شوند. منظور از يك طرفه بودن اين است كه اين فلزات در يك جهت عملي را انجام مي دهند و حالت برگشت پذيري ندارند. قابليت آلياژهاي حافظه دار در بازيابي شكل پيش تعيين شده با حرارت دادن بالاي دماي تغيير حالت و برگشت به شكل مشخص قبلي با سرد كردن بنام اثر حافظه داري دوطرفه خوانده مي شود

خانواده آلیاژهای حافظه دار

آلياژهاي حافظه دار مهم عبارت اند از :

1-سيستم هاي پايه مس

2- سيستم هاي پايه آهن

3- آلياژهاي طلا-کادميم

4- آلياژهاي برنج

5- آلياژهاي نيکل- تيتانيم. 

آلياژهاي حافظه دار در پزشکي

آلياژهاي حافظه دار موادي هستند که بعد از اينکه تحت کرنش قرار گرفتند در يک دماي خاص به شکل اصلي خود برمي گردند. در فرايند برگشت به شکل به ياد مانده آلياژ مي تواند نيروي زيادي توليد کند که جهت تحريک مفيد است. اين آلياژها در بيش از 50 سيستم آلياژي توسعه يافته اند. عمده ترين آلياژهاي حافظه دار که در مصارف پزشکي استفاده مي شوند عبارتند از NiTi (نايتينول)  TiMo,  NiTiMo

کاربردهای پزشکی آلیاژهای حافظه دار نایتینول:

دندانپزشكي (ارتدنسي)

استفاده از آلياژ حافظه دار در ارتدنسي جلوه ديگر از قابليتهاي آن مي باشد. بر خلاف سيمهاي معمول در ارتدنسي كه از جنس فولاد ضد زنگ 8-18 مي باشند و به صورت منقطع قادر به تنظيم و ترتيب دادن دندان ها مي باشند و بيمار را ملزم به مراجعات زياد به دندانپزشك مي سازد؛ سيمهاي ارتدنسي از جنس NiTi بدور از مشكلات فوق، نيروي مداوم و تدريجي به دندان ها وارد مي كند كه اين پديده بر اساس مسطح بودن منحني باربرداري اين آلياژ در دامنه زيادي از كرنشها مي باشد.

سيمهاي ارتدنسي نايتينول با دندان حركت كرده و در يك پهناي زماني درمان و وضعيت دندان، نيروي ثابتي را اعمال مي كنند

 كاربردهاي ديگر

1-کاربرد برای درمان بیماری های قلبی – عروقی

2- کاربدهای ارتوپدی نایتینول

3- کاربردهای ارتودنسی نایتینول

4- آندوسکوپ های فعال و انعطاف پذیر

5- دست مصنوعی

6- عقیم سازی لوله ای

ویژگی های آلیاژهای حافظه دار نایتینول

1-الاستیسیته ی بالا(جایگذاری الاستیک)

2-خاصیت حرارتی برتر(جایگذاری حرارتی)

3-دوام زیاد(مقاومت به تاب و گره)

4-تنش ثابت

5-ممانعت دینامیکی

6- هیسترزیس تنش

7- تنش وابسته به دما

سازگاري فيزيولوژيكي

فولاد ضد زنگ، تيتانيم و فلزت ديگر رابطه خوبي با مواد بيولوژيكي ندارند. مقبوليت غير معمول نايتينول آنرا فلزي ساخته است كه از لحاظ مكانيكي مشابهت زيادي با مواد بيولوژيكي دارد. اين مشابهت فيزيولوژيكي، رشد داخلي استخوان و به اشتراك گذاشتن بارها با بافت مجاور را باعث گرديده و سبب استفاده از اين آلياژ در ايمپلنتهاي هيپ، فاصله اندازهاي استخوان بستهاي استخوان و صفحات براي شكستگي جمجمه شده است. كاربرد اخير بيشتر از آن لحاظ جالب است كه از نايتينول متخلخل كه رشد داخلي بيشتر استخوان را سبب مي گردد، استفاده مي شود.

سنتز احتراقي يا استفاده از گرماي گداز براي اشتعال، جهت تشكيل نايتينول از نيكل و تيتانيم - نشان داده است كه راهي موُثر در توليد اسفنج متخلخل نايتينول مي باشد كه دانسيته اي از 40 تا 90% دارد. اسفنجي كه داراي خواص سوپرالاستيك و حافظه داري باشد، رشد داخلي استخوان را شتاب مي بخشد و چسبندگي خوبي را با بافت مجاور ايجاد مي كند

زيست سازگاري

زيست سازگاري توانايي ماده در باقي ماندن به صورت بي ضرر از لحاظ بيولوژيکي در طي دوره عملکرد

 خود در درون يک موجود زنده است . اين يک فاکتور مهم براي استفاده وسايل حافظه دار در بدن است  يک ماده زيست سازگار نبا يستي واکنش آلرژيک در بدن ميزبان ايجاد نمايد، و همچنين نبايستي در گردش خون يون رها کند. دوره اي که بيومتريال در بدن انسان مي ماند مهمترين وجه مطرح شده در باره کاربردش مي باشد.

عموما زيست سازگاري يک ماده قوي به واکنش آلرژيک  بين سطح بيومتريال و پاسخ آماسي ميزبان بستگي دارد. .وجوه مختلفي در اين واکنش ها شرکت دارند مثل خصوصيات بيمار ( سلامتي ،سن ، حالت ايمني بدن و ... ) دارد مثل خصوصيات ماده .آناليز وجوه مربوطه به زيست سازگاري اين آلياژها توسط اندازه گيري و ارزيابي هر کدام از عناصر نيکل و تيتانيم به صورت جداگانه صورت مي گيرد.

نيکل اگر چه براي زندگي لازم است يک عنصر بسيار سمي نيز مي باشد. مطالعات نشان داده اند در افرادي که در تماس سيستميک با نيکل بوده اند مشکلاتي مثل زات الريه، سينوزيت مزمن و ورم غشا مخاط بيني ، سرطان ريه و سوراخ بيني، آماس پوست وجود داشته است.

برعکس نيکل ، Ti و ترکيباتش بسيار زيست سازگار مي باشند . علاوه بر اين به خاطر خواص مکانيکي شان اکثرا در ايمپلنت هاي ارتوپدي استفاده مي شوند.

بخاطر ميزان بالاي نيكل در NiTi، از لحاظ تئوري اين امكان وجود دارد كه به علت خوردگي، نيكل از ماده، حل شده و سبب تاُثيرات نامطلوبي گردد؛ بهمين خاطر، زيست سازگاري NiTi بايد قبل از استفاده مطمئن از آن بعنوان ايمپلنت، بخوبي تاُييد شده باشد .

مرور اين مطلب بيشتر ازاين لحاظ مهم است كه دانش كمي از زيست سازگاري NiTi دردست 
مي باشد. مقاومت خوردگي آلياژ وسميت فلزات تنهايي كه سازنده آلياژ هستند عوامل اصلي زيست سازگاري هستند. خواص و زيست سازگاري NiTi شاخص هاي ويژه خود را دارد كه متفاوت از تيتانيم يا نيكل تنها مي باشد. سميت موضعي و سيستميك، اثرات سرطان زايي، پاسخ زينهاري و جنبه هاي ناقص الخلقه سازي نيكل نياز به بررسي بيشتر دارند .

پاسخ موضعي بافت، مهمترين جنبه زيست سازگاري مي باشد .. زيست سازگاري يك ماده در داخل بدن مي تواند با آناليز كردن حضور جمعيت سلولي- با اندازه گيري سلولهاي استخراج شده از محصول متابوليسمي- يا آناليز كردن شاخص هاي مورفولوژيكي بافت در اطراف ايمپلنت بررسي 
شود .اگرچه نيكل خالص ايمپلنت شده در داخل ماهيچه، تحريك و نكروز شــديد بافـــت موضـعي را سبب مي شود، زيست سازگاري NiTi در بافت ماهيچه اي، حداقل برابر با آلياژهاي Co-Cr و فولاد ضد زنگ و قابل مقايسه با تيتانيم مي باشد .

چنانچه ديده شد، ايمپلنت آلياژ نايتينول به اندازه كافي با بافت بدن سازگار است و داراي توان بالقوه اي به عنوان يك بيومتريال با قابليتهاي بالاي حافظه داري و ارتجاعي بودن مي باشد.