I. চিকিৎসা ধাতু উপকরণের সংজ্ঞা এবং প্রয়োগ
মেডিক্যাল মেটাল ম্যাটেরিয়াল, যা সার্জিক্যাল ইমপ্লান্ট মেটাল ম্যাটেরিয়াল নামেও পরিচিত, প্রাথমিকভাবে মানুষের শরীরে রোগ নির্ণয়, চিকিৎসা এবং টিস্যু প্রতিস্থাপন বা বর্ধনের জন্য ব্যবহৃত হয়। বিগত 20 বছরে, যদিও ধাতব চিকিৎসা সামগ্রীর বিকাশ বায়োমেডিকাল উপকরণ যেমন পলিমার, কম্পোজিট, হাইব্রিড এবং ডেরিভেটিভের তুলনায় ধীর গতিতে হয়েছে, তারা অসংখ্য অপরিবর্তনীয় বৈশিষ্ট্য প্রদান করে যা অন্যান্য চিকিৎসা সামগ্রীর সাথে মেলে না, যার মধ্যে রয়েছে উচ্চ শক্তি, ভাল দৃঢ়তা, নমনীয় ক্লান্তি প্রতিরোধ, এবং চমৎকার প্রক্রিয়াকরণ বৈশিষ্ট্য। এগুলি ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সর্বাধিক ব্যবহৃত লোড বহনকারী ইমপ্লান্ট সামগ্রী৷ ধাতব 3D প্রিন্টিং প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, ধাতু চিকিৎসা সামগ্রীগুলি ব্যাপক প্রয়োগ লাভ করেছে, যার মধ্যে ফ্র্যাকচার ফিক্সেশন প্লেট, স্ক্রু, কৃত্রিম জয়েন্ট এবং ডেন্টাল ইমপ্লান্ট সহ সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।
২. সাধারণত ব্যবহৃত ধাতব চিকিৎসা সামগ্রী
ক্লিনিকাল মেডিকেল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত প্রধান ধাতব উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে স্টেইনলেস স্টীল, কোবাল্ট অ্যালয়, টাইটানিয়াম অ্যালয়, শেপ মেমরি অ্যালয়, মূল্যবান ধাতু এবং বিশুদ্ধ ধাতু যেমন ট্যানটালাম, নাইওবিয়াম এবং জিরকোনিয়াম।
1. স্টেইনলেস স্টীল
মেডিকেল স্টেইনলেস স্টীল (বায়োমেডিকাল উপাদান হিসাবে স্টেইনলেস স্টীল) হল একটি লোহা-ভিত্তিক, জারা-প্রতিরোধী খাদ এবং সবচেয়ে প্রাচীন বায়োমেডিকাল অ্যালয়গুলির মধ্যে একটি। এটি প্রক্রিয়াকরণ সহজ এবং কম খরচ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়. কোল্ড ওয়ার্ক শেপ স্টেইনলেস স্টীল শুধুমাত্র ফলন শক্তি বৃদ্ধি করে না বরং মরিচার বিরুদ্ধে খাদকে শক্ত করে, যার ফলে একটি ক্লান্তি ফ্র্যাকচার সেটিং এর মতভেদ কমে যায়। আপনি যখন মাইক্রোস্ট্রাকচারের দিকে তাকান, তখন স্টেইনলেস স্টিলগুলি অস্টেনিটিক, ফেরিটিক, মার্টেনসিটিক, বা প্রিপিটেশন}}5{{{{5} গ্রেডেন}} হিসাবে দেখা যায়। আশ্চর্যের কিছু নেই, এই স্টিলগুলি চিকিৎসা জগতে স্ট্যান্ডার্ড গিয়ার হয়ে উঠেছে; আপনি তাদের সার্জিক্যাল ছুরি, কাঁচি ব্লেডের সাব-রেল, একটি হেমোস্ট্যাটের চোয়াল এবং একটি ফাঁপা সুচের শরীরে নকল দেখতে পাবেন। হাতের যন্ত্রের বাইরে, স্টেইনলেস স্টিল কৃত্রিম জয়েন্ট, প্লেট এবং স্ক্রু ফিক্সেটর, অর্থোডন্টিক আর্চওয়্যার সমর্থন এবং যান্ত্রিক হার্ট ভালভ ডিভাইসের ভালভ হাউজিং সহ ইমপ্লান্টযোগ্য অ্যাপ্লিকেশনগুলিতেও কাজ করে। এই ইউটিলিটি পদ্ধতির মধ্যে, 316L এবং 317L-এর অস্টেনিটিক গ্রেড, শস্যের সীমানা কার্বাইড বৃষ্টিপাতকে কম করার জন্য অতিরিক্ত-কম কার্বন সামগ্রী থাকা, প্রাধান্য পায়। এই সংকর ধাতুগুলির জন্য লিখিত স্পেসিফিকেশন প্রথম 1987 সালে ইমপ্লান্টযোগ্য ধাতব পদার্থ, ISO 5832 এবং ISO 7153 এর জন্য ISO স্ট্যান্ডার্ডের সংশোধনে প্রকাশিত হয়েছিল। আন্তর্জাতিক কর্পাস অনুসরণ করে, আমার দেশে একটি জাতীয় মান, GB 12417, 1990 সালে খসড়া করা হয়েছিল এবং 1991 সালে গৃহীত হয়েছিল।
মেডিক্যাল স্টেইনলেস স্টিলের জৈব সামঞ্জস্যতা এবং সম্পর্কিত সমস্যাগুলি প্রাথমিকভাবে ক্ষয় বা ইমপ্লান্টেশনের পরে পরিধানের কারণে ধাতব আয়ন দ্রবীভূত হওয়ার কারণে টিস্যু প্রতিক্রিয়াগুলির সাথে সম্পর্কিত। বিস্তৃত ক্লিনিকাল ডেটা দেখায় যে মেডিকেল স্টেইনলেস স্টিলের ক্ষয় দরিদ্র দীর্ঘমেয়াদী ইমপ্লান্ট স্থিতিশীলতার ফলে। তদুপরি, এর ঘনত্ব এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস মানুষের হার্ড টিস্যুর থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক, যার ফলে দুর্বল যান্ত্রিক সামঞ্জস্য হয়। ক্ষয়ের কারণে ধাতব আয়ন বা অন্যান্য যৌগগুলি আশেপাশের টিস্যুতে বা পুরো শরীরে প্রবেশ করতে পারে, সম্ভাব্যভাবে প্রতিকূল হিস্টোলজিক্যাল প্রতিক্রিয়া যেমন শোথ, সংক্রমণ এবং টিস্যু নেক্রোসিসের দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে ব্যথা এবং অ্যালার্জির প্রতিক্রিয়া দেখা দেয়। বিশেষ করে, স্টেইনলেস স্টীল থেকে নিকেল আয়ন দ্রবীভূত করার ফলে গুরুতর রোগগত পরিবর্তন হতে পারে (সাধারণত ব্যবহৃত অস্টেনিটিক মেডিকেল স্টেইনলেস স্টিলে প্রায় 10% নিকেল থাকে)। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, নিম্ন-নিকেল এবং নিকেল-মুক্ত মেডিকেল স্টেইনলেস স্টিলগুলি ধীরে ধীরে তৈরি এবং প্রয়োগ করা হয়েছে৷
2. কোবাল্ট অ্যালয়
কোবাল্ট সংকর ধাতুগুলি (কো-জৈব চিকিৎসা উপকরণ হিসাবে ভিত্তিক সংকর) এছাড়াও সাধারণত চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়। স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায়, তারা দীর্ঘস্থায়ী ইমপ্লান্ট তৈরির জন্য আরও উপযুক্ত-শরীরে লোডের চাহিদা সাপেক্ষে, স্টেইনলেস স্টিলের চেয়ে 40 গুণ বেশি জারা প্রতিরোধের সাথে। ওষুধের জন্য উদ্দেশ্যমূলকভাবে তৈরি করা প্রথম কোবাল্ট-ধাতুর খাদ ছিল কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম-মলিবডেনাম, একটি মিশ্রণ যা একটি স্থিতিশীল অস্টেনিটিক কাঠামোতে শীতল হয়। তারপর, 1970-এর দশকের শেষের দিকে, নতুন বিকল্পগুলির একটি ঢেউ আবির্ভূত হয়, বিশেষত একটি পেটা কোবাল্ট–নিকেল–ক্রোমিয়াম–অ্যালুমিনিয়াম–টাংস্টেন-লোহার মিউট্যান্ট যা উচ্চতর ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখায়, এবং MP35N রূপটি, যা এখনও কোবাল্ট–নিকেল–ক্রোমিয়াম–কোবাল্ট-নিকেল-ক্রোমিয়াম-কোবল্ট-ক্রোমিয়াম-টোংস্টেনকে ধরে রাখে। একটি জটিল মাল্টিফেজ মাইক্রোস্ট্রাকচার। ক্লিনিক্যাল কোবাল্ট লীনার অস্টেনিটিক ম্যাট্রিক্স এবং কোবাল্ট-নিকেল ভেরিয়েন্টগুলি তখন থেকে কৃত্রিম প্রকৌশলে দক্ষতা অর্জন করেছে।তারা কোবাল্ট–ক্রোমিয়াম মো-ভিত্তিক কৃত্রিম নিতম্বের কান্ড এবং কাপ, কোবাল্ট–ক্রোমিয়াম অ্যালয় হাঁটুর আর্টিকুলেটিং পৃষ্ঠতল এবং অর্থোপেডিক ফাস্টেনিং ডিভাইসগুলিকে আকৃতি দেয়, যার মধ্যে অস্থির ফ্র্যাকচারের জন্য প্রলেপ, ট্র্যাফিক-সিম স্ক্রু এবং ফিট করা{2} বোইনগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে৷ বর্তমানে, কাস্ট কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় এবং ISO 5582/4 স্ট্যান্ডার্ডে অন্তর্ভুক্ত করা হয়। 1990 সালে, আমার দেশ এটিকে জাতীয় মান GB12417-এ অন্তর্ভুক্ত করেছে।
কোবাল্ট সংকর ধাতু সাধারণত মানবদেহের মধ্যে একটি নিষ্ক্রিয় অবস্থায় থাকে, খুব কমই ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায়, তাদের নিষ্ক্রিয় ফিল্ম আরও স্থিতিশীল এবং জারা{1}}প্রতিরোধী। এগুলি সমস্ত চিকিৎসা ধাতুর সর্বোত্তম পরিধান প্রতিরোধেরও অফার করে, সাধারণত ইমপ্লান্টেশনের পরে কোনও লক্ষণীয় হিস্টোলজিক্যাল প্রতিক্রিয়া তৈরি করে না বলে বিশ্বাস করা হয়। যাইহোক, তাদের উচ্চ মূল্যের কারণে, কোবাল্ট অ্যালয় থেকে তৈরি কৃত্রিম নিতম্বের জয়েন্টগুলি ধাতব পরিধান এবং ক্ষয়জনিত কো এবং নি আয়নগুলির মুক্তির কারণে ভিভোতে উচ্চ হারে শিথিল হয়ে যায়। তদ্ব্যতীত, প্রক্ষেপিত Co এবং Ni উপাদানগুলি জৈবিক চ্যালেঞ্জগুলি উপস্থাপন করে, যেমন গুরুতর অ্যালার্জিসিটি, যা সহজেই ভিভোতে কোষ এবং টিস্যু নেক্রোসিস সৃষ্টি করতে পারে, যার ফলে ব্যথা, জয়েন্ট ঢিলা হয়ে যাওয়া এবং ডুবে যেতে পারে। ফলে তাদের আবেদন সীমিত করা হয়েছে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, পৃষ্ঠের পরিবর্তনের কৌশলগুলি কোবাল্ট অ্যালয়গুলির পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করতে ব্যবহার করা হয়েছে, কার্যকরভাবে তাদের ক্লিনিকাল কার্যকারিতা বাড়ায়।
3. টাইটানিয়াম অ্যালয়
বায়োমেডিকাল পদার্থ হিসাবে Ti-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলি পরিচিত সবচেয়ে জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ ধাতুগুলির মধ্যে। 1940 এর দশক থেকে, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম মিশ্রণগুলি ধীরে ধীরে ক্লিনিকাল মেডিসিনে প্রয়োগ লাভ করেছে। 1951 সালে, মানুষ হাড়ের প্লেট এবং স্ক্রু তৈরি করতে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম ব্যবহার শুরু করে। 1970-এর দশকের মাঝামাঝি-, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়েস ব্যাপক চিকিৎসা প্রয়োগ লাভ করতে শুরু করে, যা সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল চিকিৎসা উপকরণগুলির মধ্যে একটি হয়ে ওঠে। বর্তমানে, টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি প্রাথমিকভাবে অর্থোপেডিকসে, বিশেষত অঙ্গ এবং মাথার খুলির পুনর্গঠনে ব্যবহৃত হয়। এগুলি বিভিন্ন ফ্র্যাকচার ফিক্সেশন ডিভাইস, কৃত্রিম জয়েন্ট, মাথার খুলির ক্যাপ এবং ডুরা মেটার, কৃত্রিম হার্টের ভালভ, দাঁত, মাড়ি, ধরে রাখার রিং এবং মুকুট তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনে সর্বাধিক ব্যবহৃত টাইটানিয়াম খাদ হল TC4 (Ti-6Al-4V)। এই খাদ ঘরের তাপমাত্রায় একটি + দুই-ফেজ গঠন আছে। এর শক্তি এবং অন্যান্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি সমাধান চিকিত্সা এবং বার্ধক্যের মাধ্যমে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা যেতে পারে।
টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলির ঘনত্ব প্রায় 4.5 গ্রাম/সেমি³, স্টেইনলেস স্টিল এবং কোবাল্ট সংকর ধাতুগুলির প্রায় অর্ধেক, মানুষের শক্ত টিস্যুর কাছাকাছি। তদ্ব্যতীত, তাদের জৈব সামঞ্জস্যতা, জারা প্রতিরোধের এবং ক্লান্তি প্রতিরোধের ক্ষমতা স্টেইনলেস স্টীল এবং কোবাল্ট অ্যালয়গুলিকে ছাড়িয়ে গেছে, যা তাদের বর্তমানে সেরা ধাতব চিকিৎসা সামগ্রীতে পরিণত করেছে। মানবদেহের জন্য টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলির সখ্যতা তাদের পৃষ্ঠের ঘন টাইটানিয়াম অক্সাইড (TiO2) প্যাসিভেশন ফিল্ম থেকে উদ্ভূত হয়, যা ইমপ্লান্টেশনের পরে, শরীরের তরলগুলিতে ক্যালসিয়াম এবং ফসফরাস আয়নগুলিকে অ্যাপাটাইট গঠনে প্ররোচিত করে। এটি একটি নির্দিষ্ট মাত্রার বায়োঅ্যাকটিভিটি এবং হাড়ের বন্ধন প্রদর্শন করে, যা এগুলিকে ইন্ট্রাওসিয়াস ইমপ্লান্টেশনের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত করে তোলে। যাইহোক, টাইটানিয়াম এবং এর মিশ্রণগুলির অসুবিধা হল তাদের কম কঠোরতা এবং দুর্বল পরিধান প্রতিরোধের। পরিধান ঘটলে, অক্সাইড ফিল্ম প্রথমে ধ্বংস করা হয়, পরে পরিধান কণা ক্ষয় পণ্য মুক্তি যা মানুষের টিস্যু প্রবেশ করে। বিশেষ করে, Ti-6Al-4V অ্যালয়-এর বিষাক্ত ভ্যানডিয়াম (V) ইমপ্লান্ট ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলির পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে, উচ্চ-তাপমাত্রার আয়ন অ্যামিনেশন বা আয়ন ইমপ্লান্টেশন তাদের পৃষ্ঠের পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে ব্যবহার করা যেতে পারে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, কিছু নতুন টাইটানিয়াম অ্যালয় (প্রধানত-টাইপ অ্যালয়) তৈরি করা হয়েছে, যার সবকটিই মানবদেহের জন্য ক্ষতিকারক উপাদানগুলি হ্রাস করার উপর ফোকাস করে, কার্যকরভাবে টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির জৈব সামঞ্জস্যতা উন্নত করে।
4. আকৃতি মেমরি অ্যালয়
মেডিক্যাল শেপ মেমরি অ্যালয়েস (SMAs) বায়োমেডিকাল উপকরণ হিসাবে গবেষণা 1970 এর দশকে শুরু হয়েছিল এবং দ্রুত ব্যাপক প্রয়োগ লাভ করে। ক্লিনিকাল অনুশীলনে সর্বাধিক ব্যবহৃত SMA হল নিকেল-টাইটানিয়াম SMA। মেডিকেল SMA-এর আকৃতি মেমরি পুনরুদ্ধারের তাপমাত্রা হল 36 ± 2 ডিগ্রী, যা মানুষের শরীরের তাপমাত্রার সাথে মেলে এবং টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের সাথে তুলনীয় জৈব-সামঞ্জস্যতা প্রদর্শন করে। যাইহোক, যেহেতু এসএমএ-তে প্রচুর পরিমাণে নিকেল থাকে, তাই ভূপৃষ্ঠের অনুপযুক্ত চিকিত্সা নিকেল আয়নগুলিকে ছড়িয়ে দিতে এবং পার্শ্ববর্তী টিস্যুতে প্রবেশ করতে পারে, যার ফলে কোষ এবং টিস্যু নেক্রোসিস হয়। মেডিকেল এসএমএ প্রাথমিকভাবে প্লাস্টিক সার্জারি এবং ডেন্টিস্ট্রিতে ব্যবহৃত হয়। স্ব-প্রসারণকারী স্টেন্ট, বিশেষ করে কার্ডিওভাসকুলার স্টেন্ট, তাদের প্রয়োগের একটি প্রধান উদাহরণ।
5. মূল্যবান ধাতু এবং বিশুদ্ধ ধাতু: ট্যানটালাম, নিওবিয়াম এবং জিরকোনিয়াম
চিকিৎসা মূল্যবান ধাতুগুলি সোনা, রৌপ্য, প্ল্যাটিনাম এবং তাদের সংকর ধাতুগুলিকে বায়োমেডিকাল উপকরণ হিসাবে ব্যবহার করে। মূল্যবান ধাতুগুলির চমৎকার জৈব সামঞ্জস্যতা, শক্তিশালী জারণ এবং জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, অনন্য ভৌত ও রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, চমৎকার প্রক্রিয়াকরণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং মানব টিস্যুর জন্য অ{1}}বিষাক্ত। এগুলি ডেন্টাল রিস্টোরেশন, ক্র্যানিয়াল মেরামত, ইমপ্লান্টেবল ইলেকট্রনিক ডিভাইস, নিউরাল প্রস্থেসিস, অরিকুলার এবং ডায়াফ্রাম্যাটিক নার্ভ স্টিমুলেশন ডিভাইস, ভিজ্যুয়াল নার্ভ ডিভাইস এবং পেসমেকার ইলেক্ট্রোডগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
দাঁতের পুনরুদ্ধারের জন্য ট্যানটালামের চমৎকার রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং শারীরবৃত্তীয় ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। ট্যানটালাম অক্সাইড মূলত অশোষিত এবং অ{1}}বিষাক্ত। ট্যানটালাম পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্মের ক্ষতি না করে অন্যান্য ধাতুর সাথে মিলিত হতে পারে। দৈনন্দিন ক্লিনিকাল ওটি ধাতুগুলিকে বন্ধন করা সম্ভব বলে মনে হয় যখন ক্রমাগত অক্সাইড স্তরের ব্যাঘাত এড়ায় যা তাদের পৃষ্ঠকে নিষ্ক্রিয় করে। যেহেতু ট্যানটালাম, নাইওবিয়াম, এবং জিরকোনিয়াম উভয়ই মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং রিঅ্যাকটিভিটি প্রোফাইল টাইটানিয়ামের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সারিবদ্ধভাবে প্রদর্শন করে, সেগুলিকে বিভিন্ন ইমপ্লান্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মূল্যায়ন করা হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে ইন্সট্রুমেন্টেড হাড়ের গ্রাফ্ট এবং স্ক্রু-রক্ষিত দাঁতের শিকড় থেকে শুরু করে কব্জা করা যায় এমন অংশগুলি{6}} ভাস্কুলার স্টেন্ট, এবং যন্ত্রের বিস্তৃত বর্ণালী যেমন তাপমাত্রা-মোডুলেটেড মোট কৃত্রিম হার্ট। তা সত্ত্বেও, নিয়মিত অনুশীলনে এই ধাতুগুলির সাধনা সীমাবদ্ধ থাকে; তাদের অন্তর্নিহিত পরিমার্জন এবং বানোয়াট অর্থনীতি বেশিরভাগ ইমপ্লান্ট মার্জিনের বাজেটের বাইরে তাদের অবস্থান করে।
