સિમેન્ટ કે જે માનવ શરીરમાં વાપરી શકાય છે - અસ્થિ સિમેન્ટ

બોન સિમેન્ટ એ બોન સિમેન્ટ માટે સામાન્ય રીતે વપરાતું નામ છે અને તે ઓર્થોપેડિક્સમાં વપરાતી તબીબી સામગ્રી છે. મજબૂતીકરણ પછી બાંધકામ અને સુશોભનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સફેદ સિમેન્ટ જેવા તેના દેખાવ અને ભૌતિક ગુણધર્મોને લીધે, તેનું આટલું લોકપ્રિય નામ છે. 1970 ના દાયકામાં, હાડકાના સિમેન્ટનો ઉપયોગ પહેલેથી જ સંયુક્ત કૃત્રિમ અંગના ફિક્સેશન માટે કરવામાં આવતો હતો, અને તેનો ઉપયોગ ઓર્થોપેડિક્સ અને ડેન્ટિસ્ટ્રીમાં પેશી ભરવા અને સમારકામ સામગ્રી તરીકે પણ થઈ શકે છે.

અસ્થિ સિમેન્ટનો સૌથી મોટો ફાયદો એ તેનું ઝડપી ઘનકરણ છે, જે પ્રારંભિક પોસ્ટઓપરેટિવ પુનર્વસન પ્રવૃત્તિઓને મંજૂરી આપે છે. અલબત્ત, હાડકાના સિમેન્ટમાં કેટલીક ખામીઓ પણ હોય છે, જેમ કે ભરતી વખતે અસ્થિમજ્જા પોલાણમાં પ્રસંગોપાત ઉચ્ચ દબાણ, જે ચરબીના ટીપાં રક્ત વાહિનીઓમાં પ્રવેશી શકે છે અને એમ્બોલિઝમનું કારણ બની શકે છે. તદુપરાંત, તે માનવ હાડકાંથી અલગ છે, અને સમય જતાં, કૃત્રિમ સાંધા હજી પણ છૂટા પડી શકે છે. તેથી, અસ્થિ સિમેન્ટ બાયોમટીરિયલ્સ પર સંશોધન હંમેશા સંશોધકો માટે ચિંતાનો વિષય રહ્યો છે.

હાલમાં, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા અને સંશોધન કરાયેલ બોન સિમેન્ટમાં પોલિમિથાઈલ મેથાક્રીલેટ (PMMA) બોન સિમેન્ટ, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ બોન સિમેન્ટ અને કેલ્શિયમ સલ્ફેટ બોન સિમેન્ટ છે.
PMMA બોન સિમેન્ટ એ એક્રેલિક પોલિમર છે જે લિક્વિડ મિથાઈલ મેથાક્રાયલેટ મોનોમર અને ડાયનેમિક મિથાઈલ મેથાક્રાયલેટ સ્ટાયરીન કોપોલિમરનું મિશ્રણ કરીને રચાય છે, જેમાં ઓછા મોનોમર અવશેષો, નીચા થાક પ્રતિકાર અને તણાવ ક્રેકીંગ પ્રતિકાર, તેમજ ઉચ્ચ તાણ શક્તિ અને પ્લાસ્ટિસિટી છે. મેડિકલ પ્લાસ્ટિક સર્જરીના ક્ષેત્રમાં પીએમએમએ બોન સિમેન્ટનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે અને 1940ના દાયકાની શરૂઆતમાં દંત ચિકિત્સા, ખોપરી અને અન્ય હાડકાના સમારકામના ક્ષેત્રોમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એક્રેલેટ બોન સિમેન્ટનો ઉપયોગ માનવ પેશીઓની શસ્ત્રક્રિયામાં થાય છે અને સ્થાનિક અને આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે હજારો ક્લિનિકલ કેસોમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

PMMA બોન સિમેન્ટનો નક્કર તબક્કો સામાન્ય રીતે આંશિક રીતે પોલિમરાઇઝ્ડ પ્રીપોલિમર PMMA હોય છે, અને પ્રવાહી તબક્કો MMA મોનોમર હોય છે, જેમાં કેટલાક પોલિમરાઇઝેશન ઇનિશિયેટર્સ અને સ્ટેબિલાઇઝર ઉમેરવામાં આવે છે. જ્યારે સોલિડ-ફેઝ પ્રીપોલિમર પીએમએમએ પ્રવાહી-તબક્કાના એમએમએ મોનોમર સાથે મિશ્રિત થાય છે, ત્યારે અસ્થિ સિમેન્ટની મજબૂતીકરણ પ્રાપ્ત કરવા માટે પોલિમર કોપોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા તરત જ થાય છે. જો કે, આ નક્કરીકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન, મોટી માત્રામાં ગરમી છોડવામાં આવે છે, જે આસપાસના પેશીઓને થર્મલ નુકસાન પહોંચાડે છે, જે બળતરા અને પેશીઓ નેક્રોસિસ તરફ દોરી જાય છે. તેથી, પોલિમિથાઈલ મેથાક્રાયલેટ બોન સિમેન્ટની ગુણવત્તા સુધારવા અને PMMA બોન સિમેન્ટની આડઅસરો ઘટાડવા અથવા દૂર કરવા માટે વધુ સંશોધનની તાત્કાલિક જરૂર છે.

કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ તેની ઉત્કૃષ્ટ જૈવ સુસંગતતા અને હાડકાના પુનર્જીવનની ક્ષમતાને કારણે હાડકાના સમારકામમાં લાગુ પડે છે. ક્લિનિકલી, તે ઘણી વખત હાડકાના અંતરને ભરવા અને ફ્રેક્ચર સર્જરીમાં હાર્ડવેર ફિક્સેશનને સુધારવા માટે ઇન્જેક્ટેબલ સામગ્રી તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ બોન સિમેન્ટની રચના માનવ હાડકાના ખનિજો જેવી જ છે, જે પુનઃશોષી શકાય છે અને કુદરતી હાડકાંના આંતરિક વિકાસ અને પુનઃનિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે. કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ અસ્થિ સિમેન્ટની ઘનકરણ પદ્ધતિ એ વિસર્જન હાઇડ્રેશન અવક્ષેપ પ્રતિક્રિયા છે. પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાના pH મૂલ્યને નિયંત્રિત કરીને, hydroxyapatite (HA) 4.2-11 ની pH શ્રેણીમાં અવક્ષેપ કરી શકે છે. પ્રારંભિક તબક્કામાં, HA નું ઉત્પાદન મુખ્યત્વે સપાટીની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, અને HA કણો વચ્ચે અને કણોની સપાટી પર ઉત્પન્ન થાય છે તે કણો વચ્ચેના જોડાણને મજબૂત બનાવે છે. HA ક્રિસ્ટલ્સની સામગ્રી જેટલી વધારે છે, ત્યાં વધુ સંપર્ક બિંદુઓ છે, અને સંકુચિત શક્તિ પણ તે મુજબ વધે છે. હાઇડ્રેશન પ્રતિક્રિયાના પછીના તબક્કામાં, કણોની સપાટી HA ના સ્તર સાથે કોટેડ હોય છે, અને કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ અસ્થિ સિમેન્ટની હાઇડ્રેશન પ્રતિક્રિયા હાઇડ્રેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા પ્રસરણ નિયંત્રિત બને છે. સતત હાઇડ્રેશન પ્રતિક્રિયા સાથે, વધુ અને વધુ HA કણો ઉત્પન્ન થાય છે, અને પેદા થયેલ HA સ્ફટિકો વધી રહ્યા છે. હાઇડ્રેશન ઉત્પાદનો ધીમે ધીમે પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા પાણીની જગ્યાને ભરે છે, જેથી અગાઉ પાણી દ્વારા કબજે કરેલી જગ્યા HA સ્ફટિકો દ્વારા અનિયમિત કેશિલરી છિદ્રોમાં વિભાજિત થાય છે.

જેલના છિદ્રોમાં વધારો થાય છે, અને છિદ્રનું કદ સતત ઘટાડો થાય છે. HA સ્ફટિકો સ્તબ્ધ અને પુલિત છે, અને કણો વચ્ચે બંધન શક્તિ વધી રહી છે. હાડકાની સિમેન્ટ સામગ્રી મોટી સંખ્યામાં છિદ્રો સાથે ઘન છિદ્રાળુ માળખામાં ઘન બને છે, આમ મેક્રો ક્યોરિંગ તાકાત દર્શાવે છે.

ક્લિનિકલ પ્રેક્ટિસમાં, આઘાતજનક વર્ટેબ્રલ બર્સ્ટ ફ્રેક્ચરમાં ખાસ ઈજાની પદ્ધતિ હોય છે અને સામાન્ય રીતે તે યુવાન લોકોમાં થાય છે જેમની પાસે મજબૂત હાડકાની પુનઃનિર્માણ ક્ષમતા હોય છે. આવા ફ્રેક્ચરની સારવાર માટે કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ બોન સિમેન્ટનો અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે. દરમિયાન, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ બોન સિમેન્ટ પણ સૌમ્ય હાડકાની ગાંઠના રિસેક્શન સર્જરી માટે અસરકારક હાડકાનો વિકલ્પ છે. જો કે, ઘનકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન લાંબો ઘનતા સમય અને પ્રમાણમાં ઓછી ગરમી છોડવાને કારણે, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ હાડકાના સિમેન્ટમાં પ્રમાણમાં નબળી સંલગ્નતા અને તાકાત હોય છે અને તે અસ્થિમાંથી વિઘટન થવાની સંભાવના ધરાવે છે. તેથી, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ બોન સિમેન્ટ પર સંશોધન હજુ ચાલુ છે.

કેલ્શિયમ સલ્ફેટ એ હાડકાના સમારકામ માટે સૌથી સરળ વૈકલ્પિક સામગ્રી છે અને તેનો ઉપયોગ 100 વર્ષથી વધુ સમયથી, સૌથી લાંબો ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન ઇતિહાસ સાથે, અસ્થિ સમારકામ સામગ્રીમાં કરવામાં આવે છે. કેલ્શિયમ સલ્ફેટ સારી માનવ સહિષ્ણુતા, બાયોડિગ્રેડબિલિટી અને હાડકાના વહન ગુણધર્મો ધરાવે છે, જે તેને પ્રારંભિક સંશોધનમાં ઓટોલોગસ અસ્થિ પ્રત્યારોપણ માટે એક મહત્વપૂર્ણ વૈકલ્પિક સામગ્રી બનાવે છે. કેલ્શિયમ સલ્ફેટ બોન સિમેન્ટનો નક્કર તબક્કો એ નિર્જળ કેલ્શિયમ સલ્ફેટ પાવડર છે, અને પ્રવાહી તબક્કો શારીરિક ખારા અને અન્ય જલીય દ્રાવણનો છે. જ્યારે નક્કર અને પ્રવાહી તબક્કાઓ મિશ્રિત થાય છે, ત્યારે કેલ્શિયમ સલ્ફેટ હાઇડ્રેશન પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, સોયના આકારના કેલ્શિયમ સલ્ફેટ ડાયહાઇડ્રેટ મૂછો ઉત્પન્ન કરે છે જે એકબીજા સાથે પુલ કરે છે અને સ્ટેક કરે છે, આમ ચોક્કસ આકાર અને શક્તિ સાથે એક ખૂંટોમાં ઘન બને છે. જો કે, નબળી જૈવિક પ્રવૃત્તિને લીધે, કેલ્શિયમ સલ્ફેટ અસ્થિ સિમેન્ટ કેલ્શિયમ સલ્ફેટ કલમો અને હાડકાની પેશી વચ્ચે રાસાયણિક બંધન બનાવી શકતા નથી, અને તે ઝડપથી ક્ષીણ થઈ જશે. કેલ્શિયમ સલ્ફેટ બોન સિમેન્ટ ઇમ્પ્લાન્ટેશન પછી છ અઠવાડિયામાં સંપૂર્ણપણે શોષી શકાય છે, અને આ ઝડપી અધોગતિ હાડકાની રચનાની પ્રક્રિયા સાથે મેળ ખાતી નથી. તેથી, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ બોન સિમેન્ટની તુલનામાં, કેલ્શિયમ સલ્ફેટ બોન સિમેન્ટનો વિકાસ અને ક્લિનિકલ એપ્લિકેશન પ્રમાણમાં મર્યાદિત છે.

વધુમાં, ઘણા અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે નાના કાર્બનિક અણુઓ, બાયોડિગ્રેડેબલ પોલિમર, પ્રોટીન, પોલિસેકરાઇડ્સ, અકાર્બનિક પરમાણુઓ, બાયોસેરામિક્સ અને બાયોગ્લાસ હાડકાના સિમેન્ટના પ્રભાવને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે, જે નવા પ્રકારના હાડકાના સિમેન્ટ માટે નવીન વિચારો પ્રદાન કરે છે.
સારાંશમાં, અસ્થિ સિમેન્ટ તબીબી દંત ચિકિત્સા અને ઓર્થોપેડિક્સમાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવી શકે છે, અને હાડપિંજર સિસ્ટમ માટે આદર્શ દવા વાહક અને હાડકાની અવેજી સામગ્રી બનવાની અપેક્ષા છે.

વિજ્ઞાન, ટેક્નોલોજી અને સામગ્રીના સતત નવીનતા અને વિકાસ સાથે, એવું માનવામાં આવે છે કે ભવિષ્યમાં વધુ ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી હાડકાની સિમેન્ટ સામગ્રી વિકસાવવામાં આવશે, જેમ કે ઉચ્ચ-શક્તિ, ઇન્જેક્ટેબલ, પાણી પ્રતિરોધક અને ઝડપી સેટિંગ પ્રકાર. ક્લિનિકલ પ્રેક્ટિસમાં અસ્થિ સિમેન્ટનો ઉપયોગ વધુને વધુ વ્યાપક બનશે, અને તેનું મૂલ્ય પણ વધશે.