وقامت الدكتورة “مهرأنغيز رجبي” والدكتورة “إلهام رجبي” – خريجتا الدكتوراه من الجامعة التكنولوجية أميركبير – بتنفيذ مشروع بحثي بعنوان: “تصميم وتصنيع سبيكة جديدة عالية الإنتروبيا من TiZrNbMoV و TiZrNbMoTa لدراسة خصائصها ضد التآكل والتحمل الحيوي”.
وأوضحت الدكتورة رجبي: تُعد سبيكة Ti-6Al-4V حالياً الأكثر استخداماً كزراعات عظمية تقليدية؛ لكن هناك مخاوف مستمرة بشأن مقاومتها للتآكل وتركيز الأيونات المتحررة في الجسم. وأكدت: أثناء استخدام هذه السبيكة التقليدية، يؤدي تحرر أيونات الفاناديوم والألومنيوم السامة حول الأنسجة إلى أمراض مثل الزهايمر والاضطرابات العصبية؛ بالإضافة لذلك، فإن معدل التآكل العالي في الوصلات الاصطناعية يمثل نقطة ضعف أخرى في السبيكة التقليدية Ti-6Al-4V. لذا يعتقد الباحثون أن انخفاض مقاومة التآكل في التيتانيوم وسبائكه قد يقلل من عمر المواد الحيوية في الجسم.
وأضافت رجبي: بسبب ضعف مقاومة سبيكة Ti-6Al-4V ضد التآكل، قد تؤدي المخلفات الناتجة عن التآكل أثناء الخدمة إلى التهاب الأنسجة وأمراض أخرى. وتابعت: لذلك، ونظراً لهذه القيود ومشاكل السبائك التقليدية، فقد حظيت السبائك عالية الإنتروبيا مؤخراً باهتمام كبير كبديل للمواد الحيوية الشائعة، وذلك من ناحية لخصائصها الفريدة، ومن ناحية أخرى لتوافقها الحيوي العالي.
وأشارت رجبي إلى أن معامل المرونة Elastic Modulus يُعد أحد المعايير المهمة في تقييم خصائص الزرعات المعدنية، مؤكدة أنه لا ينبغي أن تكون قيمته أعلى بكثير من معامل مرونة العظام.
وأضافت: بشكل عام، يتراوح معامل مرونة السبائك التقليدية المستخدمة في جراحة العظام بين 200-300 جيجا باسكال. ويؤدي معامل المرونة المرتفع للسبائك التقليدية على المدى الطويل إلى تأثير درع الإجهاد، مما يتسبب في ارتخاء الزرعة وهشاشة العظام.
وأوضحت رجبي: بالمقارنة، فإن معامل مرونة السبائك عالية الإنتروبيا الجديدة أقل من الزرعات التقليدية، حيث سجلت حوالي 80-100 جيجا باسكال، مما يدل على توافقها الحيوي المتميز.
وأضافت الباحثة: كما أظهرت دراسات سلوك التآكل أن سبيكة TiZrNbMoTa عالية الإنتروبيا أظهرت مقاومة للتآكل أعلى بنسبة 61٪ مقارنة بسبيكة Ti-6Al-4V. وبالتالي، يمكن للسبيكة الجديدة أن تكون بديلاً ممتازاً للسبيكة التقليدية في تطبيقات الهندسة الطبية.
