مقدمه
چندلر اسمیت1
با نقصی مادرزادی، نادر و غیرارثی، بدون پای راست متولد شد. علت این مشکل، کمبود
بافت استخوانی برای رشد استخوان درشت‌نی
بود. در نتیجه پای راست او تغییر شکل داد و رشد استخوان ران را متوقف کرد.
در هجده‌ماهگی با موافقت والدین، پای راست چندلر
قطع شد تا از ادامه تغییر شکل بدنش در طول عمر، جلوگیری شود. در عوض، چندلر صاحب
یک پای مصنوعی با زانویی از جنس تیتانیم شد که البته چون در حال رشد بود، باید هر
سال آن را عوض می‌کرد. بعدها وقتی پزشکان راه
رفتن و دویدن با این پای مصنوعی را برای وی مشکل دیدند، آن را با پای جدیدی
جایگزین کردند که زانو نداشت، شکل 1.
جنس و مواد
سازنده
دست‌کم 6 ماه طول می‌کشد تا پای مصنوعی با بدن هماهنگ شود.
برای اینکه مواد سازنده، پوست را تحریک نکنند و به اندازه کافی محکم باشند، پای
مصنوعی با یک سوکت و آستر سیلیسیمی طراحی شد. آستر پوشش محافظی است که با توجه به
شکل اندام باقی مانده ساخته می‌شود و میان اندام و سوکت
قرار می‌گیرد. جنس آستر، مواد لاستیک‌مانندی به نام الاستومرهای سیلیسیمی است
که در برابر مواد شیمیایی و تغییرات دمایی پایدارند و در انواع مایع، ژل، لاستیک و
پلاستیک سخت ساخته می‌شوند.
برای اینکه پای
مصنوعی با بافت زنده بدن سازگار باشد و مواد سمی شیمیایی در بدن آزاد نکند از
تیتانیم در ساخت آن استفاده می‌شود. تیتانیم از چنان خواص
سطحی برخوردار است که در برابر مایع‌های بدن و خوردگی از
خودپایداری نشان می‌دهد. این خواص از لایه محافظ
تیتانیم‌اکسید نتیجه می‌شود که سطح این فلز را می‌پوشاند.
جزء سازنده
دیگر پای مصنوعی، لایه‌های کربنی است که حدود 5 تا
10 میکرومتر قطر دارند. این لایه‌های بسیار سبک، ده بار از
تیتانیم قوی‌ترند و انبساط گرمایی بالایی
ندارند. این ویژگی‌ها سبب سبک و محکم شدن پای
مصنوعی می‌شود و اگر هوای بیرون بیش از
حد گرم یا سرد باشد، پا کش نمی‌آید.
هر لایه کربنی
درواقع، صفحه‌ای شامل حلقه‌های شش‌ضلعی ساخته شده از اتم‌های کربن و نیتروژن است. با توجه به این
ساختار، می‌توان مولکول آکریلونیتریل را
به‌عنوان واحد سازنده این لایه‌ها تشخیص داد که در جریان فرایند پلیمر
شدن تشکیل آن‌ها را سازمان می‌دهد.
فرایند پلیمر
شدن آکریلونیتریل
شکل 4، مراحل
شکل‌گیری حلقه‌های شش عضوی تشکیل‌دهنده لایه‌های کربنی را نشان می‌دهد. نخست مولکول‌های مونومر به هم می‌پیوندند و زنجیرهای پلی‌آکریلونیتریل شکل می‌گیرد. با ادامه واکنش در دمای 200 تا
300 درجه سلسیوس، گروه‌های سیانید در تشکیل حلقه‌های شش عضوی شرکت می‌کنند. افزایش دما سبب آزاد شدن اتم‌های هیدروژن می‌شود.
شکل 5 نشان می‌دهد که صفحه‌های شش‌ضلعی‌ها می‌توانند به هم بپیوندند. تکرار این روند
که در دمای 400 تا 600 درجه سلسیوس انجام می‌گیرد، به تشکیل لایه‌ها می‌انجامد.
فناوری‌های جدید
اعضای مصنوعی
در گذر زمان اصلاح و تغییر می‌یابند تا برای مصرف‌کنندگان راحتی، انعطاف‌پذیری و دوام بیشتری داشته باشند. در
این راستا از روش کاشت ترکیبی استفاده شده است که به تماس مستقیم استخوان زنده با
سطح بخش مصنوعی تکیه دارد.
این روش نتیجه
یک کشف تصادفی بوده است که حدود پنجاه سال پیش توسط پر اینگوار برانمارک ارائه شد.
او هنگام بررسی بخش مصنوعی که در پای خرگوش کاشته شده بود، متوجه شد استخوان
کاملاً با بخش مصنوعی درآمیخته و یکی شده است. او و همکارانش دریافتند که این بخش
پس از مدتی به جزئی جدایی‌ناپذیر از استخوان تبدیل می‌شود.
در روند درمان
با کاشت، عضو مصنوعی به‌طور مستقیم به استخوان پیوند
می‌یابد. این کار با قرار دادن
یک پیچ یا اتصال از جنس تیتانیم درون مغز استخوان و جایی که اندام قطع شده است،
انجام می‌گیرد، شکل 6.
پس از چند ماه
این پیچ یا اتصال، با استخوان ادغام می‌شود
و این فرایند رشد استخوان جدید و رگ‌های خونی را تقویت می‌کند. در این حال یک بست تیتانیمی را به
پیچ یا اتصال درون استخوان متصل می‌کنند که می‌تواند از بافت نرم و پوست بگذرد و عضو
مصنوعی به راحتی به آن متصل شود. با این روش، درد ناشی از رشد اندام باقی مانده،
اصطکاک و سوزش ـ که در نتیجه تمیز یا خشک نبودن سوکت، عضو مصنوعی و... ایجاد می‌شود ـ برطرف می‌شود.
کلام پایانی
اندام‌های مصنوعی اثر چشمگیری در زندگی بسیاری
افراد همچون چندلر اسمیت داشته‌اند. به کمک این اندام‌ها که به راحتی از تیتانیم، الاستومرهای
سیلیسیمی، الیاف کربنی و... ساخته می‌شوند،
امروزه هیجان و امید واقعیت یافتن رویاها در زندگی افراد معلول و کمتوان، معنا گرفته است.
پی نوشت
1. Smith, Ch.
منابع
1. Amputee Chandler Smith Is the Titanium of Defense.
www.maxpreps.com/news
2. Students Plays Lacrosse with Titanium Leg.
Patch/com/califrornia/temecula/
3. usatoday hss.com/2014/tennessee-teen-amputee-athlete-footballbasketball.