ബയോആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസുകൾ

യഥാർത്ഥ ബയോആക്ടീവ് ഗ്ലാസ് ആയ ബയോഗ്ലാസ്® ഉൾപ്പടെയുള്ള സർഫസ് റിയാക്ടീവ് ഗ്ലാസ്-സെറാമിക് ബയോ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഒരു കൂട്ടമാണ് ബയോആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസുകൾ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നത്. ഈ ഗ്ലാസുകളുടെ ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റിയും ബയോ ആക്ടിവിറ്റിയും കാരണം ഇവ വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിൽ രോഗമുള്ളതോ കേടായതോ ആയ എല്ലുകൾ നന്നാക്കാനും മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാനും മനുഷ്യശരീരത്തിൽ ഇംപ്ലാന്റ് ഉപകരണങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു. മിക്ക ബയോആക്ടീവ് ഗ്ലാസുകളും സിലിക്കേറ്റ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഗ്ലാസുകളാണ്, അവ ശരീരദ്രവങ്ങളിൽ വിഘടിപ്പിക്കുകയും രോഗശാന്തിക്ക് ഗുണം ചെയ്യുന്ന അയോണുകൾ വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനായി പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യും. മറ്റ് സിന്തറ്റിക് ബോൺ ഗ്രാഫ്റ്റിംഗ് ബയോ മെറ്റീരിയലുകളിൽ നിന്ന് (ഉദാ. ഹൈഡ്രോക്സിപാറ്റൈറ്റ്, ബൈഫാസിക് കാൽസ്യം ഫോസ്ഫേറ്റ്, കാൽസ്യം സൾഫേറ്റ്) ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസ് വ്യത്യസ്തമാണ്, കാരണം ഇവ ആന്റി-ഇൻഫെക്റ്റീവ്, ആൻജിയോജനിക് ഗുണങ്ങളുള്ള ഒരേയൊരു ഗ്ലാസാണ്. 

 ചരിത്രം 

 കണ്ടെത്തലും വികസനവും 
ഫ്ലോറിഡ സർവകലാശാലയിലെ ലാറി ഹെഞ്ചും സഹപ്രവർത്തകരും 1969 ൽ ഈ വസ്തുക്കൾ ആദ്യമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. തുടർന്ന് ലണ്ടനിലെ ഇംപീരിയൽ കോളേജിലെ അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഗവേഷണ സംഘവും ലോകമെമ്പാടുമുള്ള മറ്റ് ഗവേഷകരും അവ കൂടുതൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. അസ്ഥിയിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഹൈഡ്രോക്സിപാറ്റൈറ്റിന്റെ ആവരണം രൂപപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ ലോഹമോ പോളിമെറിക് മെറ്റീരിയലുകളോ നിരസിക്കുന്ന തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി 1968 ൽ യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സ് ആർമി മീഡിയൽ റിസർച്ച് ആൻഡ് ഡെവലപ്മെന്റ് കമാൻഡിന് അദ്ദേഹം ഒരു നിർദ്ദേശം സമർപ്പിച്ചു. ഹെഞ്ചിനും സംഘത്തിനും ഒരു വർഷത്തേക്ക് ധനസഹായം ലഭിച്ചു. യഥാർത്ഥ 45S5 ന്റെ പേരായി ഫ്ലോറിഡ സർവകലാശാല "ബയോഗ്ലാസ്" എന്ന പേര് ട്രേഡ്മാർക്ക് ചെയ്തതിനാൽ "ബയോഗ്ലാസ്" എന്ന പേര് നിലവിൽ ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസുകളുടെ പൊതുവായ പദമായിട്ടല്ല, 45S5 ഘടനയെ പരാമർശിക്കാൻ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കാവൂ.

 മൃഗ പരീക്ഷണങ്ങൾ 
നെതർലൻഡ്സിലെ ആംസ്റ്റർഡാമിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ 1986 ൽ ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസിന്റെ ക്യൂബുകൾ ഗിനിയ പന്നികളുടെ ടിബിയയിൽ സ്ഥാപിച്ചു. 8, 12, 16 ആഴ്ചകൾ ഇംപ്ലാന്റേഷനുശേഷം, ഗിനിയ പന്നികളെ ദയാവധം ചെയ്ത് അവ പരിശോധനയ്ക്ക് വിധേയമാക്കി. ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി സെറാമിക് ഇംപ്ലാന്റുകളിൽ അസ്ഥികളുടെ അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉറച്ചുനിൽക്കുന്നതായി കാണിച്ചു. ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പി ഇംപ്ലാന്റിന്റെ പ്രദേശത്തിനുള്ളിൽ അസ്ഥി കോശത്തിന്റെയും രക്തക്കുഴലുകളുടെയും വളർച്ച വെളിപ്പെടുത്തി, ഇത് അസ്ഥിയും ഇംപ്ലാന്റും തമ്മിലുള്ള ജൈവികമായ പൊരുത്തത്തിന്റെ തെളിവാണ്.

ജീവനുള്ള അസ്ഥി കോശങ്ങളുമായി ശക്തമായ ബന്ധം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ വസ്തുവാണ് ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസ്.

 കോമ്പൊസിഷനുകൾ 
യുഎസ് ഫുഡ് ആൻഡ് ഡ്രഗ് അഡ്മിനിസ്ട്രേഷൻ (എഫ്. ഡി. എ.) അംഗീകരിച്ചതും ബയോഗ്ലാസ് എന്ന് വിളിക്കപ്പെട്ടതുമായ യഥാർത്ഥ ഘടനയിൽ നിന്ന് ഇപ്പോൾ നിരവധി വ്യതിയാനങ്ങൾ ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്. ആ ഘടനയെ ബയോഗ്ലാസ് 45s5 എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. വസ്തുക്കളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
ലഘുചിത്രം|ബയോഗ്ലാസിന്റെ തന്മാത്രാ ഘടന 

 45S5: 45 wt% SiO2, 24.5 wt% CaO, 24.5 wt% Na2O and 6.0  wt% P2O5. ബയോഗ്ലാസ്
 S53P4: 53 wt% SiO2, 23 wt% Na2O, 20 wt% CaO and 4 wt% P2O5.
 58S: 58 wt% SiO2, 33 wt% CaO and 9 wt% P2O5.
 70S30C: 70 wt% SiO2, 30 wt% CaO.
 13-93: 53 wt% SiO2, 6 wt% Na2O, 12 wt% K2O, 5 wt% MgO, 20 wt% CaO, 4 wt% P2O5.

 ബയോഗ്ലാസ് 45S5 
ഏകദേശം യൂട്ടെക്റ്റിക് ആയതിനാൽ ആണ് ആദ്യം ഈ ഘടന തിരഞ്ഞെടുത്തത്.The chemistry of medical and dental materials by John W. Nicholson, p. 92, Royal Society of Chemistry, 2002 

45S5 എന്ന പേര് 45 wt% SiO2  ഉം കാൽസ്യം ഫോസ്ഫറസ് മോളാർ അനുപാതം 5:1 ആണെന്നതും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. താഴ്ന്ന Ca/P അനുപാതങ്ങൾ അസ്ഥിയുമായി ബന്ധിക്കില്ല.Biomaterials and tissue engineering by Donglu Shi p. 27, Springer, 2004  ബയോഗ്ലാസിൻ്റെ പ്രധാന ഘടന സവിശേഷതകൾ, അതിൽ 60 mol% SiO2, ഉയർന്ന Na2O, CaO ഉള്ളടക്കങ്ങൾ, ഉയർന്ന CaO/P2O5 അനുപാതം എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു എന്നതാണ്, ഇത് ബയോഗ്ലാസിനെ ജലീയ മാധ്യമത്തോടു ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനം നടത്തുന്നതിനും ബയോആക്ടീവ് ആകുന്നതിനും സഹായിക്കുന്നു.

ഉയർന്ന ബയോ ആക്റ്റിവിറ്റിയാണ് ബയോഗ്ലാസിന്റെ പ്രധാന നേട്ടം, അതേസമയം അതിന്റെ പോരായ്മകളിൽ മെക്കാനിക്കൽ ബലഹീനത, അമോഫസ് 2-ഡൈമൻഷണൽ ഗ്ലാസ് നെറ്റ്വർക്ക് കാരണം പൊട്ടൽ പ്രതിരോധം കുറവ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. മിക്ക ബയോഗ്ലാസിന്റെയും വളയുന്ന ശക്തി 40-60 MPa ശ്രേണിയിലായതിനാൽ ഇത് ലോഡ്-ബെയറിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനു പര്യാപ്തമല്ല. എന്നാൽ ലോഡ് വഹിക്കാത്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ബയോഗ്ലാസ് ഇംപ്ലാന്റ് ഉപയോഗിക്കാം. സംയോജിത വസ്തുക്കളിലോ പൊടിയിലോ ബയോ ആക്റ്റീവ് ഘടകമായും ബയോ ഗ്ലാസ് ഉപയോഗിക്കാം, കൂടാതെ കൊക്കെയ്ൻ ദുരുപയോഗം മൂലമുണ്ടാകുന്ന സുഷിരങ്ങൾ ചികിത്സിക്കാൻ ഒരു കൃത്രിമ സെപ്തം സൃഷ്ടിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. ഇതിന് പാർശ്വഫലങ്ങളൊന്നും ഇല്ല .

ബയോ ഗ്ലാസ് 45S5 ന്റെ ആദ്യത്തെ വിജയകരമായ ശസ്ത്രക്രിയ ഉപയോഗം, ശ്രവണ നഷ്ടത്തിനുള്ള ചികിത്സയായി, മധ്യകർണ്ണത്തിലെ ഒസിക്കിളുകൾ മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചതാണ്. പല്ല് വേർതിരിച്ചെടുത്തതിന് ശേഷം താടിയെല്ലിലേക്ക് ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള കോണുകളാണ് മറ്റ് ഉപയോഗങ്ങൾ. ബയോഗ്ലാസ് 45S5, രോഗിയുടെ സ്വന്തം അസ്ഥി എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച സംയോജിത വസ്തുക്കൾ അസ്ഥി പുനർനിർമ്മാണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാം.

മറ്റ് ഗ്ലാസുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ബയോഗ്ലാസ് താരതമ്യേന മൃദുവായതാണ്. ഇത് വജ്ര ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മുറിക്കാം, അല്ലെങ്കിൽ പൊടിക്കാം. ഈർപ്പം എളുപ്പത്തിൽ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും അതിനോട് പ്രതികരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ ബയോഗ്ലാസ് വരണ്ട അന്തരീക്ഷത്തിൽ സൂക്ഷിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

മലിനീകരണം ഒഴിവാക്കാൻ പ്ലാറ്റിനം അല്ലെങ്കിൽ പ്ലാറ്റിനം അലോയ് ക്രൂസിബിളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരമ്പരാഗത ഗ്ലാസ് നിർമ്മാണ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് ആണ് ബയോഗ്ലാസ് 45S5നിർമ്മിക്കുന്നത്. നിർമ്മാണ സമയത്തെ മലിനീകരണം ജീവജാലങ്ങളിലെ രാസപ്രവർത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തും. വസ്തുക്കളുടെ ഉയർന്ന താപ വികാസം കാരണം ബൾക്ക് ഭാഗങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള നിർണായക ഘട്ടമാണ് അനലിങ്.

 ബയോഗ്ലാസ് S53P4 
1990 കളുടെ തുടക്കത്തിൽ ഫിൻലാൻഡിലെ തുർക്കുവിൽ അബോ അക്കാദമി യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലും തുർക്കു യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലുമായാണ് S53P4 എന്ന ഫോർമുല ആദ്യമായി വികസിപ്പിച്ചത്. 2011-ൽ വിട്ടുമാറാത്ത ഓസ്റ്റിയോമൈലിറ്റിസ് ചികിത്സയിൽ അസ്ഥി അറയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് ഇതിന് അനുമതി ലഭിച്ചു. 150-ലധികം പഠനങ്ങളുള്ള വിപണിയിൽ ഏറ്റവുമധികം പഠിച്ച ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസുകളിൽ ഒന്നാണ് S53P4.

S53P4 ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസ് അസ്ഥി അറയിൽ സ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, അത് ശരീര ദ്രാവകങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ ഗ്ലാസ് സജീവമാക്കൽ കാലയളവിൽ, ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസ് രാസപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു, ഇത് ഓസ്റ്റിയോ കണ്ടക്ഷൻ വഴി അസ്ഥി പുനർനിർമ്മിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ അവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

 ബയോഗ്ലാസ് 8625 
ഇംപ്ലാന്റ് ചെയ്ത ഉപകരണങ്ങളുടെ എൻക്യാപ്സുലേഷനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സോഡ-ലൈം ഗ്ലാസാണ് ഷോട്ട് 8625 എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന ബയോഗ്ലാസ് 8625. മനുഷ്യരുടെയും മൃഗങ്ങളുടെയും മൈക്രോചിപ്പ് ഇംപ്ലാന്റുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് ആർഎഫ്ഐഡി ട്രാൻസ്പോണ്ടറുകളുടെ ഹൌസിംഗുകളിലാണ് ബയോഗ്ലാസ് 8625-ന്റെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഉപയോഗം. സ്കോട്ട് എജി പേറ്റന്റ് നേടുകയും ഇത് നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.  ചില തരം ശരീരം തുളക്കലുകൾക്കും ബയോഗ്ലാസ് 8625 ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ബയോ ഗ്ലാസ് 8625 ടിഷ്യുവുമായോ അസ്ഥിയുമായോ ബന്ധിക്കുന്നില്ല. ഇംപ്ലാന്റേഷനുശേഷം, ഗ്ലാസും ടിഷ്യുവും തമ്മിലുള്ള ഇന്റർഫേസിൽ കാൽസ്യം അടങ്ങിയ ഒരു പാളി രൂപം കൊള്ളുന്നു. അധിക ആന്റിമിഗ്രേഷൻ കോട്ടിംഗ് ഇല്ലായെങ്കിൽ ഇത് ടിഷ്യുവിലെ മൈഗ്രേഷന് വിധേയമാണ്. ഗ്ലാസുമായും ടിഷ്യുവുമായും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഒരു മെറ്റീരിയലാണ് ആന്റിമിഗ്രേഷൻ കോട്ടിംഗ്. സാധാരണയായി പാരിലീൻ (പാരിലീൻ ടൈപ്പ് സി) പലപ്പോഴും അത്തരം മെറ്റീരിയലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഇംപ്ലാന്റേഷനുശേഷം, ഏകദേശം രണ്ടാഴ്ചയ്ക്കുള്ളിൽ ഗ്ലാസ് രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളായി അതിന്റെ പരിതസ്ഥിതിയുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ആദ്യ ഘട്ടത്തിൽ, ഗ്ലാസിൽ നിന്ന് ക്ഷാര ലോഹ അയോണുകൾ പുറന്തള്ളപ്പെടുകയും ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ കൊണ്ട് അവ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു-ഒപ്പം ചെറിയ അളവിൽ കാൽസ്യം അയോണുകളും മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് വ്യാപിക്കുന്നു. രണ്ടാം ഘട്ടത്തിൽ, സിലിക്ക മാട്രിക്സിലെ Si-O-Si ബോണ്ടുകൾ ജലവിശ്ലേഷണത്തിന് വിധേയമാകുന്നു, ഇത് Si-OH ഗ്രൂപ്പുകളാൽ സമ്പന്നമായ ഒരു ജെൽ പോലുള്ള ഉപരിതല പാളി രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. കാൽസ്യം ഫോസ്ഫേറ്റ് അടങ്ങിയ ഒരു പാസിവേഷൻ പാളി ക്രമേണ ഗ്ലാസിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ രൂപം കൊള്ളുകയും കൂടുതൽ ചോർച്ച തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

മൃഗങ്ങളെ ട്രാക്കുചെയ്യുന്നതിന് മൈക്രോചിപ്പുകളിലും അടുത്തിടെ ചില മനുഷ്യ ഇംപ്ലാന്റുകളിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. 1994ൽ അമേരിക്കൻ ഫുഡ് ആൻഡ് ഡ്രഗ് അഡ്മിനിസ്ട്രേഷൻ (എഫ്. ഡി. എ.) മനുഷ്യരിൽ ബയോഗ്ലാസ് 8625 ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് അനുമതി നൽകി.

 ബയോഗ്ലാസ് 13-93 
സിലിക്കേറ്റ് 13-93 ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസ്, ബയോഗ്ലാസ് 45S5 നെ അപേക്ഷിച്ച് SiO2 കോമ്പൊസിഷൻ ഉയർന്ന, K2, MgO എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു ഘടനയാണ്. ഇത് മോ-സൈ കോർപ്പ്.-ൽ നിന്ന് വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമാണ് അല്ലെങ്കിൽ ഇത് Na2CO3, K2CO3, MgCO3, CaCO3, SiO2, NaH2PO4 · 2H2O എന്നിവയുടെ മിശ്രിതം 1300 °C താപനിലയിൽ പ്ലാറ്റിനം ക്രൂസിബിളിൽ ഉരുക്കി സ്റ്റെയിൻലെസ് സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ തണുപ്പിച്ച് നേരിട്ട് തയ്യാറാക്കാം.

13-93 ഗ്ലാസിന് യുഎസ്എയിലും യൂറോപ്പിലും ഇൻ വിവോ ഉപയോഗത്തിന് അനുമതി ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. വിസ്കോസ് ഫ്ലോ സ്വഭാവം കുറവുള്ള ഇതിന് നാരുകളിലേക്ക് വലിച്ചെടുക്കുമ്പോൾ ക്രിസ്റ്റലൈസ് ചെയ്യാനുള്ള പ്രവണതയും കുറവാണ്.

 ബയോആക്റ്റീവ് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് 
ബയോആക്റ്റീവ് മെറ്റാലിക് ഗ്ലാസ് എന്നത് ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസിന്റെ ഒരു ഉപവിഭാഗമാണ്, അതിൽ ബൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ ഒരു മെറ്റൽ-ഗ്ലാസ് സബ്സ്ട്രേറ്റ് കൊണ്ട് നിർമ്മിക്കുകയും മെറ്റീരിയലിനെ ബയോ ആക്റ്റീവ് ആക്കുന്നതിനായി അത് ബയോ ആക്റ്റീവ് ഗ്ലാസ് കൊണ്ട് പൊതിയുകയും ചെയ്യുന്നു. ശരീരത്തിനുള്ളിൽ സ്ഥിരമായി സ്ഥാപിക്കുന്ന പൊട്ടാത്തതും ശക്തവുമായ ഒരു മെറ്റീരിയൽ സൃഷ്ടിക്കുക എന്നതാണ് ലോഹ അടിത്തറക്ക് പിന്നിലെ യുക്തി. ബൾക്ക് നിർമ്മിക്കുന്ന സാധാരണ ലോഹ വസ്തുക്കളിൽ സീർക്കോണിയം, ടൈറ്റാനിയം എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു, അതേസമയം ബൾക്ക് മെറ്റീരിയലുകളായി ഉപയോഗിക്കാൻ പാടില്ലാത്ത പ്രധാന ലോഹങ്ങളുടെ ചില ഉദാഹരണങ്ങൾ അലൂമിനിയം, ബെറിലിയം, നിക്കൽ എന്നിവയാണ്.

 ഇതും കാണുക 

 സെറാമിക് ഫോം
 നാനോഫോം
 മെറ്റൽ ഫോം
 ഒസ്സിയോഇൻറ്റെഗ്രേഷൻ
 പൊറസ് മീഡിയം
 ബയോഗ്ലാസിന്റെ സിന്തസിസ്

 അവലംബം 

വർഗ്ഗം:അമേരിക്കൻ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങൾ