فاکتورهای مؤثر بر موفقیت ایمپلنت و تست های آزمایشگاهی سطح آن

با توجه به بررسی های انجام شده، مشاهده میشود که اهداف دنبال شده در جهت افزایش قابلیت زیست فعال شدن و بهبود چسبندگی استخوان به سطح ایمپلنت، متمرکز شده است. پروفیل های سطح در مقیاس میکرو و نانو نقش مهمی در جذب پروتئین ها، اتصال سلول ها و نرخ استخوان سازی ایفا میکنند. تمام مواد قرار داده شده در بدن سبب ایجاد یک پاسخ بیولوژیکی خواهند شد و عمل متقابل ایمپلنت با محیط بدن از طریق سطح آنها خواهد بود. مطالعه خواص لایه های بیرونی ایمپلنت های دندانی در آنالیز هر دو پاسخ بیولوژیمی به ایمپلنت و پاسخ تیتانیوم به محیط فیزیولوژیکی بسیار مهم میباشد. در گذشته باور بر این بود که، شناسایی یک ماده خارجی بیگانه توسط سلول ها، سبب هدایت بدن به سمت استراتژی دفاعی خواهد شد. اخیرا اثبات شده است که با انتخاب ماده و شیوه پوشش سطح مناسب، میتوان به پاسخ سلولی دلخواه رسید. یکی از این راه ها جذب نوع
خاصی از سلول ها و یا حتی جلوگیری از چسبیدن ماده ارگانیک میباشد. برای مثال، سطح استندهای قلبی باید دارای خواصی باشد که از چسبیدن سلول ها جلوگیری شود. درحالیکه، سطح ایمپلنت های دندانی باید اجازه جذب پروتئین ها، جهت تحریک مکانیزم های در بر گیرنده استخوان سازی را بدهد. با جایگذاری ایمپلنت، بسیار سریع، جذب سلول ها بر روی سطح فیکسچر آغاز میشود. ایمپلنت های آماده سازی سطح شده، از خود زبری بیشتر و ضریب اصطکاک بالاتر و زاویه تماس پایین تری را نشان میدهند و نیازمند گشتاور جایگذاری بیشتر از ایمپلنت های ماشین شده هستند. همچنین آشکار است که زبری سطوح و سطوح فعال شده شیمیایی، شرایط ایده آلی را برای جذب مستقیم پروتئین ایجاد خواهد نمود. در ادامه به بررسی فاکتورهای مؤثر در موفقیت ایمپلنت های دندانی پرداخته میشود.

1- اسئواینتگریشن

اسئواینتگریشن، یا به عبارت دیگر چسبندگی ساختاری مستقیم بین استخوان و ایمپلنت، پیش نیاز اولیه جهت موفقیت ایمپلنت های دندانی میباشد. به عبارت دیگر اسئواینتگریشن از طریق تشکیل استخوان تازه در نزدیکی و مجاورت به سطح فیکسچر ایمپلنت رخ میدهد. تصاویر شبیه سازی شده و واقعی از طرز استخوان سازی شکل  گرفته حول فیکسچر ایمپلنت دندان در درون فک در شکل، نشان داده شده است.

اسئواینتگریشن بستگی به ماده مورد استفاده در ایمپلنت و شرایط ماشین کردن ایمپلنت و پرداخت سطح و نوع استخوانی که ایمپلنت را میپذیرد و همچنین تکنیک جراحی و طراحی پروتزها و مراقبت بیمار، دارد. پایداری  ایمپلنت، بستگی به تماس مکانیکی مستقیم مابین سطح ایمپلنت و استخوان اطراف دارد که به صورت سه نوع پایداری اولیه و ثانویه و نوع سوم ممکن است دیده شود. پایداری تحصیل شده بلافاصله بعد از جایگذاری ایمپلنت اصطلاحاً پایداری اولیه نامیده میشود. پایداری تحصیل شده بعد از اسئواینتگریشن پایداری ثانویه نامیده میشود. و پایداری ثالث، نگهداری و مراقبت از اسئواینتگریشن میباشد. پایداری اولیه ایمپلنت نقشی اساسی و مهم در موفقیت استخوان سازی دارد. این مورد بستگی به کیفیت استخوان و مقدار استخوان در دسترس و هندسه ایمپلنت و تکنیک های آماده سازی سطح ایمپلنت دارد.

2- قابلیت ترشوندگی و آبدوستی سطح ایمپلنت

قابلیت ترشوندگی یک مایع، به عنوان زاویه تماس مابین قطرات ریز مایع در دمای متوازن بر روی یک سطح افقی می باشد. در واقع قابلیت ترشوندگی سطح ایمپلنت بر درجه تماس با محیط فیزیولوژیک اثر میگذارد. بر اساس نوع سطح و مایع، قطرات ممکن است شکل های مختلفی به خود بگیرند. زاویه ترشوندگی (θ) زاویه ای است که توسط زاویه مابین سطح داخلی قطره مایع و سطح افقی ایجاد میشود. ماده زمانی خیس شده است که 90< θ <180 درجه باشد و بدون ترشوندگی یعنی زمانی که 0< θ <90 میباشد. به عبارت دیگر، وقتی ضخامت پروتئینی که بر روی سطح ایمپلنت ها پس از مدتی، شکل میگیرد در ارتباط مستقیم با مقدار انرژی سطح ایمپلنت میباشد. در واقع، ضخامت پروتئین روکش شده بر روی سطح ایمپلنت بستگی به انرژی ماده دارد. مشاهدات بر روی ایمپلنت با سطح انرژی بالا، دلالت بر این دارد که لایه های پروتئین با ضخامت بیشتری نسبت به سطوح دارای انرژی کمتر مشاهده میشود. بدیهی است که تغییرات فعال بودن سلولی در رابطه با انرژی سطح ایمپلنت میباشد. بررسی خصوصیات توپوگرافیکی سطح، نشان میدهد که مواد با سطوح دارای خصلت جذب آب، سطوحی با انرژی بالا را عرضه میکنند که میتوانند نقش مهمی در جذب و فعالیتهای بیولوژیکی مولکول ها، سلول ها، و بافت ها داشته باشند. انرژی و آبدوستی سطح، در فاز اولیه استخوان سازی، سرعت جذب پروتئین را تغییر میدهد. سطوح آبدوست و آبگریز، مقدار پروتئین های متفاوت از هم را جذب میکنند. بدین معنی که پروتئین های کمتری تمایل به چسبیدن به سطوح آبگریز را دارند و مقدار چسبندگی آنها در مقایسه با سطوح آبدوست کمتر میباشد. تصاویری از خاصیت آبدوستی و آبگریزی سطح فیکسچر ایمپلنت دندان در شکل نشان داده شده است.

3- خاصیت زیست سازگاری

نیاز برای زیست سازگاری در مواد طبی، موردی تعیین کننده برای تماس طولانی بافت بدن انسان میباشد تا این ماده هیچ گونه ضرری برای بافت نداشته و دارای بی اثری بیولوژیکی و شیمیایی باشد. در مورد ایمپلنت های دندانی، علاوه بر خاصیت اسئواینتگریشن، نیاز به زیست سازگاری وجود دارد. فاکتورهای اصلی که زیست سازگاری بیومتریالها را تحت تأثیر قرار میدهد، ترکیبات شیمیایی، خواص مکانیکی، شارژ الکتریکی و خواص سطح میباشد. سازگاری مواد مورد استفاده در ایمپلنت های دندانی با مطالعه واکنش مابین ایمپلنت و استخوان ارزیابی میشود. تیتانیوم، دارای انرژی سطح بالایی است، که به سادگی مولکولهای O2 را جذب مینمایند، به طوری که تشکیل اکسید تیتانیوم در عرض چند میلی ثانیه صورت میگیرد. بنابراین، حتی در ایمپلنت های بدون درمان سطح، هیچ تماسی مابین بدن و سطح فلزی تیتانیوم وجود ندارد و تماس از طریق لایه اکسید تیتانیوم صورت میگیرد. بنابراین، برای زیست سازگاری ایمپلنت های تیتانیومی، خواص لایه اکسید بسیار بیشتر از خود فلز، دارای اهمیت میباشد.

4- زبری سطح

مطالعات نشان میدهد که افزایش زبری سطح تأثیر مثبتی در فرآیند التیام و ارتقای پاسخ سلولی و فعل و انفعالات مابین سطح ایمپلنت و سلول دارد. زبری سطح به جهت ارائه ازدیاد حجم، سبب اتصال مکانیکی محکم تر به  بافت های اطراف میشود. مطالعات انجام شده، نشان میدهد که زبری سطح ایمپلنت تأثیرات زیادی در اسئواینتگریشن و پایداری مکانیکی ایمپلنت دارد. زبری سطح، ذاتا جزء بافت ماده میباشد و به فرکانس بالای نامنظمی ها بر میگردد. در سطوح صاف، استئوبلاستها دچار کاهش چسبندگی و افزایش تکثیر سلولی و بر روی سطوح زبر، دارای چسبندگی بیشتری و کاهش تکثیر میشوند؛ همچنین افزایش ترشحات پروتئین بیشتر میباشد. اگر قله های  توپوگرافی سطح خیلی بلند باشند و یا فاصله مابین آنها خیلی زیاد باشد، سلول ها ممکن است همان رفتار با سطح صاف را داشته باشند. با زبرتر شدن سطح، میزان چسبندگی استئوبلاست افزایش مییابد.

تست های انجام گرفته به منظور بررسی سطح ایمپلنت

پارامترهای تأثیرگذاری همچون استخوان سازی و برقراری پیوند استخوانی مابین فیکسچر ایمپلنت و استخوان در درون لثه، خاصیت آبدوستی و ترشوندگی، سمیت سلولی و همچنین آنالیز عنصری و فلزی سطح ایمپلنت توسط آزمایش ها و تست های زیر مورد بررسی قرار خواهد گرفت:

• استخوان اطراف ایمپلنت نقش کلیدی در حمایت و حفظ پایداری ایمپلنت دارد و از بین رفتن تدریجی آن موجب کاهش پایداری آن میشود. به منظور بررسی هرچه دقیقتر سطح ایمپلنت در مقیاس میکرو و نانو و آنالیز اسئواینتگریشن و آمادگی سطح ایمپلنت برای برقراری پیوند استخوانی در زمان کارگذاری در لثه و یکپارچه سازی از روش های پیشرفته عکسبرداری SEM و FESEM استفاده میگردد.

• بررسی بقای سلولی از تکنیکهای مهم در آزمایشگاه های سلولی محسوب میشود. ارزیابی بقای سلولی در مطالعات درمانی دندان و ایمپلنتولوژی برای تعیین حساسیت سلولی مهم و تعیین کننده نتیجه درمان  است. این بررسی نیازمند کمی سازی دقیق تعداد سلول های زنده در محیط کشت سلولی میباشد. یکی از اهداف این پژوهش، بررسی سمیت و کشندگی سلولی بین سطح ایمپلنت و استخوان فک میباشد.  این مهم، توسط آنالیز تست سمیت سلولی و با استفاده از دستگاه انکوباتور انجام خواهد پذیرفت.

• خاصیت ترشوندگی و آبدوستی سطح ایمپلنت پس از کارگذاری در درون لثه از اهمیت بالایی به لحاظ افزایش میزان قدرت تشکیل پیوند با پروتئین های استخوانی و خون دارد؛ به همین علت، بررسی این ویژگی مهم نیز تحت بررسی و آزمایش قرار خواهد گرفت.

• برای آنالیز و تعیین مشخصات کریستال ها و همچنین آنالیز عنصری سطح ایمپلنت دندان از روش های (عکسبرداری پرتو ایکس) XRD و XRF استفاده میگردد.

•  برای شناسایی میزان تردشدگی سطح ایمپلنت به علت وجود عناصر سبکی مانند هیدروژن و یا نرمی سطح توسط اکسیژن که با تست XRD و XRF قابل اندازهگیری نیست، از تست گاز استفاده خواهد گردید.

تصویربرداری سطح ایمپلنت با استفاده از میکروسکوپ های الکترونی

برای مشاهده میزان آمادگی سطح فیکسچر ایمپلنت، به منظور بررسی خاصیت استئواینتگریشن و ترشوندگی در زمان کارگذاری ایمپلنت درون لثه، میتوان از دو نوع: میکروسکوپهای الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ های الکترونی روبشی گسیل میدانی 2 (FESEM) استفاده نمود. میکروسکوپ الکترونی روبشی، نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکسبرداری از سطوح با بزرگنمایی اسمی ده تا صدهزار برابر با قدرت تفکیکی کمتر از یک تا بیست نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارا میباشد. میکروسکوپ الکترونی روبشی، از مناسب ترین وسایل در دسترس برای آزمایش و آنالیز مورفولوژی و شناسایی ترکیبات شیمیائی بوده و در توانایی بررسی سطح مواد، حائز برتری های فراوانی نسبت به میکروسکوپ های نوری میباشد. در میکروسکوپ نوری تشکیل تصویر با استفاده از نورهای منعکس شده از سطح نمونه صورت میگیرد، در حالی که در میکروسکوپ الکترونی روبشی این مهم با به کارگیری الکترون ها میسر میشود. در واقع این میکروسکوپ یکی از روش های تولید تصاویر با روبش یک پرتو  الکترونی روی سطح نمونه است. طول موج الکترون ها از فوتون های نور کوتاه تر بوده و طول موج کوتاه تر باعث ایجاد وضوح، قدرت تفکیک و حصول اطلاعات مناسب تر میشود. در حقیقت در میکروسکوپ الکترونی روبشی، هیچ سیستم نوری الکترونی برای تشکیل تصویر و بزرگ نمائی وجود ندارد، بلکه تصویر از مشاهده نقطه به نقطه پدیده های سطح منتج از اثر متقابل پرتوی الکترونی با سطح نمونه تشکیل می شود. با این روش، تصاویر سه بعدی از ساختار نمونه به دست می آید. سیگنال های مورد استفاده توسط SEM برای تولید تصویر، نتیجه ی برهم کنش پرتو الکترون با اتم های نمونه ی مورد آزمون در عمق های متفاوت میباشد. در این میکروسکوپ، ابتدا باید یک  ستون الکترون ایجاد شود که برای این کار از تفنگ های الکترونی استفاده میگردد. هرچه تعداد این الکترون ها  بیشتر و در عین حال قطر این ستون کمتر باشد، مطلوب تر خواهد بود. ضمن اینکه هم سرعت بودن این الکترون ها نیز از دیگر خصوصیات مثبت آن ها تلقی میشود. پس از تولید این ستون از الکترون ها، برحسب شرایط مورد نظر  کاربر، با ایجاد یک میدان الکتریکی به آنها شتاب داده میشود و به کمک چندین لنز الکترومغناطیسی، شعاع آن را تا حد مطلوب کوچک میکنند. در این راه از روزنه های تعبیه شده در مسیر عبور الکترون ها نیز استفاده میگردد. پس از اینکه الکترون ها، به سرعت مورد نظر دست یافتند و شعاع ستون نیز تنظیم شد، این ستون از الکترون ها تحت  کنترل کامل با نقطه خاصی از جسم برخورد میکنند و نتیجه اندرکنش آنها با نمونه، توسط حسگرهای خاص ثبت  میشود. البته واضح است که برای ثبت هر اندرکنش، حسگر خاصی نیز لازم است. پس از ثبت این آثار، ستون الکترون به نقطه مجاور نقطه فعلی هدایت شده و آثار اندرکنش این نقطه نیز ثبت میگردد و این کار برای یک شبکه دو بعدی بر روی سطح جسم و به ازای تک تک نقاط (و البته با سرعت بسیار بالا) صورت میپذیرد. از نمایش نتایج حاصل بر روی یک نمایشگر، تصویری شکل میگیرد که همانند تصویر تلویزیون همواره در حال جاروب کردن صفحه نمایشگر است به این ترتیب و بسته به اندرکنشی که خواص آن ثبت گردیده، تصویری حاصل میشود که میتواند خصوصیت مورفولوژی یا ترکیب نمونه در لایه های سطحی آن را بیان کند. قدرت و امتیاز یک میکروسکوپ الکترونی، به اندازه زیادی به قطر پرتو الکترونی، شدت و توزیع الکترون ها در آن و یکنواختی الکترون ها وابسته است و اولین جایی که مشخصات پرتو الکترونی در آن رقم میخورد محل تولید آن یعنی تفنگ الکترونی میباشد. به بیان دیگر تفنگ الکترونی منبع پایداری از الکترون است که پرتو الکترونی را ساطع مینماید . تفنگ های الکترونی را از لحاظ مکانیزم، به دو دسته تقسیم میکنند: تفنگهای الکترونی ترمویونی که در آنها از این پدیده برای تولید الکترون ها استفاده میشود و تفنگ های الکترونی انتشار میدانی که در آن ها با اعمال میدان زیاد، الکترون ها تولید میشوند. همچنین شکل و اجزای هر یک از تفنگ های الکترونی بر حسب نوع آنها متفاوت میباشد. هر چند تفنگ های الکترونی ترمویونی نیز خود انواع مختلفی دارند. لیکن اصول کلی کار آنها یکی است، لذا در اینجا به بررسی تفنگ های رشته تنگستنی می پردازیم که عملا ساده تر هستند. در این تفنگ ها، کاتد تولیدکننده الکترون، یک سیم تنگستنی است که وسط آن به صورت V شکل خم شده و شعاع سر آن حدود صد میکرومتر است. در این تفنگ ها سر فیلمان تنگستن بر اثر عبور جریان تا دو هزار و هفتصد درجه کلوین گرم شده و طبق قانون ریچاردسون داچمن جریانی تا یک ممیز هفتاد و پنج آمپر بر سانتی متر مربع منتشر میکند. علت استفاده از تنگستن در این تفنگ ها، تابع کار پایین و مقاومت بالای آن در برابر حرارت و جریان الکتریسیته است. میزان دمای فیلمان تأثیر مستقیمی بر  روی میزان الکترون های خارج شده از یک سو و عمر آن از سوی دیگر دارد. الکترون های تولید شده در فیلمان (کاتد) با استفاده از اختلاف پتانسیلی معادل هزار تا پنجاه هزار ولت به سمت آند شتاب گرفته و با سرعت به سمت آن میروند و بخشی از آن ها از سوراخ میانی آند عبور کرده با سرعت به سمت ستون اپتیکی میکروسکوپ و در نهایت نمونه فرستاده میشوند. لازم است ذکر شود که در این تفنگها علاوه بر کاتد و آند، یک درپوش نیز قرار دارد که دارای سوراخ بوده و نسبت به کاتد در بایاس منفی قرار دارد تا با یک میدان الکترو استاتیک به متمرکز شدن الکترون ها کمک کند. آنچه در مورد تفنگ های الکترونی اهمیت دارد، تأثیر جریان فیلمان بر روشنایی تصویر است، به طور نمونه با افزایش دمای فیلمان از دو هزار و هفتصد به سه هزار درجه، روشنایی حدود پنج برابر افزایش مییابد اما عمر آن بین سی تا شصت برابر کاهش مییابد که این لزوم تنظیم دما را به خوبی نشان میدهد. در مقابل، تفنگ های انتشار میدانی از قدرت و دقت و هزینه بالاتر و ساخت به مراتب پیچیده تری نیز برخوردار می باشند. این تفنگ ها از یک تک بلور تنگستن با یک نوک بسیار تیز که حدود دو دهم میکرومتر است، تشکیل شده که به آن میدانی وارد میشود و این میدان سبب جدا شدن الکترون ها از بلور میشود. برای اینکه میدان در سر بلور بیشتر شود، سر آن را خیلی تیز میکنند و این سر تیز سبب میشود قطر پرتو خروجی نیز کوچک تر شود؛ بنابراین در این تفنگ دو کاتد وجود دارد که اولی وظیفه جدا کردن الکترون ها و دومی برای سرعت دادن به الکترون ها بکار گرفته میشود و الکترونهای خروجی از میان دو آند به سمت ستون اپتیک فرستاده میشود. یکی از مزیت های پرتو تولیدی این تفنگ آن است که اختلاف انرژی الکترون ها کمتر بوده و در کل پرتو تولیدی از کیفیت بالاتری برخوردار است که در نتیجه به خطاهای کمتر و تصاویر بهتر و شفاف تری منجر خواهد شد. این موارد در کنار عمر بالای این تفنگ ها سبب اقبال عمومی به آنها شده است. در دستگاه SEM پرتاب کننده های الکترون (تفنگهای الکترونی) باید خصوصیاتی نظیر تولید پرتوهای الکترونی ثابت با جریان بالا، اشغال فضای کم، انرژی قابل تغییر و پراکندگی انرژی اندک داشته باشند. در SEM های قدیمی از منبع تنگستن یا لانتانیوم هگزا بورید استفاده میشد. اما در SEM های جدید از میدان منابع نشرکننده، که دارای جریان بالا و پراکندگی انرژی کمتر هستند، استفاده میشود. طول عمر منبع نیز  از ملاک های تأثیر گذار در انتخاب منبع است. بخشی از SEM که پرتو الکترونی را متمرکز، جابجا و اصلاح میکند، به ستون اپتیکی معروف است و عملا بخش های آن با اتفاقاتی که برای نور در میکروسکوپ نوری می افتد مشابه سازی و نام گذاری شده است که مهمترین بخش این ستون نیز لنزها هستند که با هدف متراکم کردن پرتو الکترونی استفاده میشوند. لنزهای نوری بر اساس شکست نور کار میکنند اما در لنزهای اشعه الکترونی، با اعمال نیرو به الکترون ها، مسیر آن ها عوض میشود. ذرات الکترون بار منفی دارند لذا عملا دو راه برای اعمال نیرو به آنها وجود دارد که این دو راه استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی میباشد. هرچند روابط حاکم بر میدان الکتریکی ساده تر است اما از آنجا که امکان ایجاد و کنترل میدان مغناطیسی قوی با هدف متمرکز کردن پرتو الکترونی ساده تر است، معمولاً در SEM از لنزهای مغناطیسی استفاده میشود. ستون اپتیکی از تعدادی لنز متمرکزکننده و یک لنز نهایی تشکیل شده که در انتهای ستون و قبل از جسم قرار گرفته است. اصول
کار این لنزها تقریبا یکسان است، با این تفاوت که لنز نهایی از قدرت بیشتر و شکلی متفاوت تر برخوردار میباشد. روزنه ها، سوراخ هایی با ابعاد متفاوت هستند که در مکانهای گوناگون ستون اپتیکی قرار گرفته و علاوه بر کاهش قطر پرتو الکترونی سبب حذف الکترون هایی میشوند که از مرکز ستون فاصله دارند که این کار میتواند سبب افزایش کنتراست تصویر شود و خروجی بهتری را ایجاد نماید. آنچه در مورد روزنه ها محدودکننده است، یکی کاهش روشنایی تصویر و دیگری مبحث پراش الکترونی است که باعث از بین رفتن وضوح تصویر میشود و در هنگام تنظیم و استفاده از روزنه ها همواره باید آن را مد نظر قرار داد . همان گونه که گفته شد برای ایجاد یک تصویر کامل باید پرتو الکترون با تک تک نقاط یک ناحیه از نمونه برخورد کند که ابعاد این ناحیه برحسب بزرگ نمایی تعیین میشود. پس از تعیین ناحیه، لازم است پرتو، تغییر جهت داده و کل منطقه مشخص شده را در ردیف های موازی و به صورت نقطه به نقطه در دو راستای X و Y روبش کند و برای این کار از دو سیم پیچ با میدان های مغناطیسی استفاده میشود که با اعمال میدان هایی عمود بر مسیر پرتو و با مقدار کنترل شده سبب تغییر جهت پرتو الکترونی می شوند. به این ترتیب پرتو الکترون، به صورت کنترل شده با نقطه مشخص برخورد میکند. نمونه SEM در خلأ، مورد بررسی قرار میگیرد همچنین از برخورد پرتو الکترون های پر سرعت با نمونه، اشعه X حاصل میشود که برای کاربر بسیار زیان آور است، این عوامل سبب میشود نمونه درون محفظه ای قرار بگیرد که بسیار محکم بوده و دارای سرب است. این محفظه دارای مکان هایی برای قرارگیری نمونه می باشد که در هر لحظه میتوان چندین نمونه را بر روی آن قرار داد و از بیرون مشخص کرد که کدام یک مورد بررسی قرار بگیرد یا نمونه را برای بررسی بالا و پایین برد یا زاویه دار کرد. همچنین در این محفظه مکان هایی برای قرارگیری حسگرها قرار داده شده است و اتصالاتی نیز قرار دارد که امکان برقراری ارتباط ایمن از داخل محفظه به بیرون را فراهم می آورد؛ بدون اینکه خلأ، دچار مشکل شود یا اینکه اشعه X به کاربر آسیب برساند. همچنین، بر روی این محفظه سوراخ هایی قرار دارد که با در پوش هایی پوشانده شده و در صورتی که قرار باشد قطعه ای به SEM اضافه شود، از آنها استفاده خواهد گردید. همان طور که اشاره گردید، میکروسکوپ های الکترونی تحت خلأ کار میکنند که دلایل زیادی برای آن وجود دارد. مهمترین این دلایل را میتوان دست یافتن به پرتو متمرکزتر و عمر بیشتر دستگاه دانست. مسافت طی شده بدون برخورد توسط الکترون در فشار یک اتمسفر، یک سانتیمتر است، در حالیکه در فشار شش الی ده Torr این مسافت برابر شش متر خواهد بود. ( Torr واحد قدیمی فشار هوا است که در سیستم های خلأ میکروسکوپ های الکترونی کاربرد دارد و هر Torr برابر 1١١ پاسکال است.) همچنین در صورت وجود هوا، امکان تخلیه الکتریکی نیز وجود خواهد داشت. علاوه بر این امکان سوختن، از بین رفتن و ایجاد واکنش بر روی نمونه و فیلمان تفنگ الکترونی نیز وجود دارد که تمام این موارد به لزوم ایجاد خلأ بالا در دستگاه اشاره دارد. برای ایجاد خلأ در این دستگاه روش های متنوعی وجود دارد که به صورت تکی یا ترکیبی بنا به مدل دستگاه استفاده میشوند. از دیگر تجهیزات این  میکروسکوپ، می توان به سیستم نمایش اشاره نمود که در واقع یک سیستم جانبی در کنار SEM است که برای نمایش دادن تصاویر حاصل، از آن بکار گرفته میشود. در واقع این سیستم همان مانیتور است که خروجی به دست آمده از هر نقطه از نمونه را باشدت روشنایی معادل سازی و به کاربر نشان میدهد؛ به این ترتیب میتوان تصویری با رنگ خاکستری ایجاد نمود که نشانگر خواص ماده خواهد بود. برحسب میزان بزرگ نمایی و سطح مورد بررسی بر روی نمونه و دقت قدرت تفکیک میکروسکوپ از یک سو و اندازه و قدرت تفکیک صفحه نمایش از سوی دیگر، رابطه ای بین نقاط جسم و صفحه نمایش برقرار خواهد شد. در گذشته این کار به صورت آنالوگ و بر روی صفحات CRT انجام میشد که امروزه با پیشرفت تکنولوژی دیجیتال و رایانه ها و صفحات کریستال مایع، پیشرفت زیادی در کنترل و رابطه ای کاربری صورت گرفته است. محدودیت اندازه توسط طراحی میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین میشود. معمولاً نمونه هایی با اندازه ی پانزده تا بیست سانتیمتر را میتوان در میکروسکوپ قرار داد . تکنیک های پولیش و اچ متالوگرافی استاندارد، برای مواد هادی الکتریسیته، کافی هستند. مواد غیر هادی معمولاً با لایه ی  نازکی از کربن، طلا یا آلیاژهای طلا پوشش داده میشوند. میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، همانند  میکروسکوپ الکترونی روبشی بوده و عموماً ویژگی های اساسی میکروسکوپ الکترونی روبشی نظیر: قدرت تفکیک، عمق تمرکز، تنوع سیگنال ها و پردازش آنها را حفظ میکند. تفاوت این دو میکروسکوپ در تفنگ الکترونی (منبع تولید الکترون) و روش تولید پرتو الکترونی میباشد. نوع تفنگ میکروسکوپ الکترونی روبشی، انتشار گرمایی و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، انتشار میدانی است. تفنگ انتشار میدانی به انرژی حرارتی برای غلبه بر سد پتانسیل سطحی نیاز نداشته و با اعمال میدان الکتریکی بسیار بالا به سطح فلز، الکترون ها از سطح  جدا میشوند. میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، قابلیت عکسبرداری از سطوح با بزرگنمایی اسمی ده تا یک میلیون برابر و در واقع مقیاس نانو را داشته و در مقایسه با میکروسکوپ الکترونی روبشی، تصاویری واضح تر با رزولوشن نیم تا یک نانومتر را فراهم میکند. الکترون هایی که به این نحو تولید میشوند نسبت به الکترون هایی که با استفاده از تفنگهای حرارتی تولید میشوند، سرعت بیشتری دارند. از آنجایی که طول موج الکترون ها با سرعت آنها متناسب است، با افزایش سرعت، طول موج الکترون ها کاهش می یابد. کاهش طول موج الکترون ها در FESEM باعث کاهش قطر بیم نهایی روی نمونه میشود که این امر منجر به قدرت تفکیک به مراتب بهتر این میکروسکوپ نسبت به اعضای دیگر خانواده میکروسکوپ الکترونی روبشی میشود. در میکروسکوپ FESEM الکترونها پس از تفنگ الکترونی، شتاب میگیرند و پس از عبور از عدسی های مختلف در نهایت به نمونه برخورد  میکنند. جنس عدسی ها در FESEM از سیم پیچ های الکترومغناطیسی است و وظیفه آنها تنظیم باریکه الکترونی روی سطح نمونه میباشد. در واقع به  الکترون ها پس از عبور از عدسی ها، نیرو وارد میشود که این نیرو ناشی از  میدان های مغناطیسی ایجاد شده در عدسی ها به دلیل جریان الکتریکی میباشد . در اثر برخورد الکترون ها با نمونه، سیگنال های مختلفی تولید میشود که از آنها برای تشکیل تصویر و گرفتن داده های مختلف از نمونه ایجاد
میشود. این سیگنال ها میتوانند الکترون های خروجی و یا امواج الکترومغناطیسی باشند. الکترون های خروجی به ترتیب انرژی به سه گروه الکترون های بازگشتی، الکترون ثانویه و الکترون اوژه تقسیم بندی میشوند. در آنالیز  FESEM الکترون های برگشتی از همان بیم الکترونی فرودی است که در اثر برخورد بازتاب میشوند. الکترون های  ثانویه و اوژه الکترون هایی هستند که از اتم های سطحی ماده به بیرون پرت میشوند. از هر سه این الکترون ها برای تصویر برداری استفاده میشوند و داده های مختلفی از نمونه به دست می آید. جای خالی الکترون های به  بیرون پرتاب شده، توسط الکترون های دیگر از ماده پر میشود و در اثر این انتقال امواج الکترومغناطیسی از ماده ساطع میشود که از آن برای شناسایی عناصر موجود در ماده استفاده میگردد . در شکل، به عنوان نمونه دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی دانشگاه علم و صنعت ایران مشاهده میشود.

تکثیر و سمیت سلولی

نکته اساسی در بهبود عملکرد ایمپلنت دندان، نحوه شکل گیری لخته خون بر روی سطح ایمپلنت میباشد. گسترش روش های ترکیبی کارآمد جدید، نیازمند آزمایش های پیش بالینی در شرایط آزمایشگاهی، جهت تعیین بقا یا تکثیر سلولی میباشد. تعیین بقای سلولی در مطالعات مبتنی بر کشت سلول و بافت، دارای اهمیت بوده و جهت آزمایش مواد و داروهای مختلف و تعیین سمیت شیمیایی آنها مورد استفاده قرار میگیرد. بررسی تکثیر و بقای سلولی از تکنیک های مهم و اساسی در آزمایشگاه های سلولی محسوب میشود. این بررسی نیازمند کمی سازی دقیق تعداد سلول های زنده در محیط کشت سلولی است. این بررسی نیازمند کمی سازی دقیق تعداد سلول های زنده در محیط کشت سلولی است. از میان این روش ها، سنجش بقای سلولی به روش MTT پرکاربردترین روش محسوب میشود. این روش، یک روش رنگ سنجی برای بررسی تکثیر و بقای سلول ها میباشد. اساس روش MTT مبتنی بر فعالیت میتوکندری میباشد. در این روش، تشکیل رنگ به عنوان نشان گر سلول های زنده مورد استفاده قرار میگیرد. به طوری که سلول های گرد شده طوسی رنگ به صورت مرده هستند. شدت رنگ تولید شده، در طول موج 540 تا 630 نانومتر اندازه گیری میشود و به طور مستقیم با تعداد سلول های زنده متناسب است. در طی زمان انکوباسیون، ماده ی MTT توسط سیستم سوکسینا دهیدروژناز که یکی از آنزیم های چرخه ی تنفسی میتوکندری ها است، احیا می شود. احیا و تجزیه ی این حلقه باعث تولید کریستال های فورمازون میشود که در زیر میکروسکوپ به راحتی قابل تشخیص هستند.در شکل، تصویری از دستگاه انکوباتور کمپانی – (MEMMERT) آلمان در پژوهشگاه مواد و انرژی استان البرز به همراه نمونهای از نتایج این آزمایش برای سطح ایمپلنت SLA شده، نشان داده شده است.

تست ترشوندگی و آنالیز گازی

تخلخل و زبری سطح در ایمپلنت غیر آبدوست، کم بوده و حتی سطح آن به صورت تپه ای در آمده است که به هیچ وجه امکان آبدوستی را برای سطح تیتانیومی فیکسچر ایمپلنت در زمان قرارگیری درون استخوان لثه را فراهم نمی آورد. در نتیجه به دلیل عدم خاصیت آبدوستی، سطح فیکسچر ایمپلنت به خوبی نمیتواند با استخوان درون لثه ی اطراف خود در هنگام کارگذاری، اتصال و پیوند استخوانی و سازگاری خوبی پیدا کند. خاصیت آب گریزی اولیه نامطلوب، احتمالا اثرات متقابل اولیه با بیوسیستم آبی را کاهش میدهد. این در حالی است که خاصیت آبگریزی ناشی از زبری در حال حاضر بر روی سطوح ایمپلنت ریز ساختار شناخته شده است. مطالعات نشان میدهد که ریزساختار با شن زنی و اچ اسیدی (SLA) باعث افزایش ویژگی های استئوژنیک تیتانیوم میشود. در شکل، تصویری از دستگاه مورد نیاز نشان داده شده است.

طیف پراش سنجی با پرتو ایکس

پراش یا تفرق پرتو X به منظور آنالیز فازی و بررسی اندازه دانه ها و ذرات نانو مواد استفاده میشود. این کار از طریق پردازش و آنالیز پرتو X بازگشتی از سطح نمونه امکانپذیر میباشد. به عبارت دیگر، بلورنگاری پرتو X ، علم کاربردی تعیین ساختار اتمی و مولکولی بلور است که در آن ساختار بلوری، موجب پراش باریکه پرتو ایکس برخوردکننده به آن در جهات متعدد به خصوصی میگردد. با اندازه گیری زوایا و شدت های این پرتوهای پراش یافته، بلورنگار قادر به تولید تصویر سه بعدی از چگالی الکترونهای درون بلور خواهد بود. از چگالی الکترونیاش میتوان میانگین موقعیت اتمهای بلور، پیوندهای شیمیایی بینشان، بی نظمی های بلورنگارانه و اطلاعات متنوع دیگری را تعیین نمود . از آنجا که بسیاری از مواد همچون: نمکها، فلزات، کانیها، نیمرساناها، به علاوه انواع مولکولهای غیر آلی، آلی و زیست شناختی، قادر به تشکیل بلوراند، بلورنگاری پرتوی ایکس، در توسعه انواع شاخه های علمی نقش بنیادینی داشته است. در اولین دهه های استفاده از آن، اندازه اتمها، طول، نوع پیوندهای شیمیایی و تفاوت های سطح اتمی مواد مختلف به خصوص مواد معدنی و آلیاژها تعیین شد. همچنین این روش ساختار و عملکرد بسیاری از مولکول های زیستی از جمله ویتامین ها، داروها، پروتئین ها و نوکلئیک اسیدهایی چون DNA را هویدا ساخت. این روش، هنوز هم روش اولیه جهت مشخص کردن ساختار اتمی مواد جدید و تمیز موادی است که توسط آزمایش های دیگر، مشابه به نظر آمده اند. همچنین تعیین ساختارهای بلوری به کمک پرتوی ایکس مسئول تشخیص خواص غیرعادی الکترونیکی یا کشسانی یک ماده بوده، بر روی برهمکنش ها و فرایندهای شیمیایی نور افکنده، یا به عنوان پایه ای برای طراحی دارو جهت مقابله با بیماری ها میپردازد . برای اندازه گیری پراش اشعه ایکس تک بلورها، بلور مورد نظر را روی یک گونیومتر سوار میکنند. گونیومتر را جهت قرار دادن بلور در جهات معینی به کار میبرند. بلور را با پرتوهای اشعه ایکستک رنگی که کانون آن به دقت تعیین شده نورافشانی کرده و الگوی پراشی از لکه هایی با فواصل منظم تولید میشود که به انعکاس ها معروف اند. تصاویر دو بعدی که در جهات مختلف گرفته شده اند، با استفاده از روش ریاضیاتی تبدیل فوریه و ترکیب داده های شیمیایی حاصل از نمونه، ترکیب شده تا این تصاویر در نهایت به مدل سه بعدی از چگالی الکترونهای درون بلور تبدیل شود. اگر بلورها خیلی کوچک بوده یا سازمان درونی یکپارچه ای نداشته باشند، وضوح تصاویر، پایین آمده یا حتی خطاهایی در آن به وجود خواهد آمد . بلورنگاری پرتوی ایکس، با روشهای متعدد دیگری جهت تعیین ساختارهای اتمی مرتبط است. با پراکنده سازی الکترونها یا نوترونها میتوان الگوهای پراش مشابهی را تولید کرد، که به طریق مشابه با کمک تبدیل فوریه تفسیر میگردند. اگر نتوان تک بلورهایی با اندازه کافی را به دست آورد، میتوان انواع دیگری از روش های اشعه ایکس را جهت به دست آوردن اطلاعات با جزئیات کمتر به کار گرفت؛ چنین روش هایی شامل این موارداند: پراش فیبری، پراش پودری و (اگر نمونه بلوری نشده باشد) پراش پرتو ایکس در زوایای کوچک. اگر ماده مورد تحقیق تنها به شکل
پودرهای غیر کریستالی موجود بوده یا ساختار بلوریاش ضعیف باشد، روش های بلورنگاری الکترونی را می توان  جهت تعیین ساختار اتمی به کار بست. برای تمام روش های پراش پرتوی ایکس مذکور، تفرق حالت کشسانی دارد؛ پرتوهای ایکس تفرق یافته، دارای طول موج یکسانی با پرتوی ایکس ورودی اند. دستگاه طیف سنجی پرتو ایکس یا XRD ، از تجهیزات منحصر بفرد برای آنالیز و تعیین مشخصات کریستال ها میباشد. اصول طراحی این دستگاه بر پایه تابش پرتو X به نمونه در زوایای مختلف و تحلیل الگوی پراش یا بازتابش آن میباشد. از جمله مواردی که میتوان در آنالیز با دستگاه XRD تعیین کرد، تشخیص فاز کریستال، اندازه و شکل دانه کریستال، فاصله بین لایه های کریستال، تعیین جهت گیری و موقعیت بلور، اندازه گیری درصد کریستالیته نمونه، ترکیب اتم های کریستال و ساختار آن میباشد. شکل زیر، دستگاه XRD به همراه نتیجه ای از سطح ایمپلنت مشاهده میشود.

شناسایی مواد و تعیین ساختار بلوری، به کمک پراش پرتو ایکس، مهمترین کاربرد پراش پرتو ایکس در حوزه علم مواد است. به طور کلی کاربردهای پراش پرتو ایکس عبارتند از : آنالیز کمی، شناسایی مواد، تعیین اندازه ذرات، تعیین ثابت شبکه، پراش سنجی دما بالا و اندازهگیری تنش باقی مانده. همان طور که اشاره گردید، طیف سنجی پراش پرتو ایکس، یک تکنیک سریع آنالیزی است که برای تشخیص نوع مواد و همچنین فاز و خصوصیات کریستالی آن به کار میرود. برای انجام این آنالیز، مواد باید به خوبی پودر و همگن شده باشند یا فیلمی یکنواخت از آنها تهیه شده باشد.

کاربردهای دقیقتر این روش عبارت است از :

• تعیین ساختار سوم پروتئین ها
• اندازه گیری میزان خلوص ماده
• تعیین خصوصیات کریستالی مواد
• اندازه گیری ضخامت فیلم های نازک و چندلایه
• شناسایی مواد معدنی که با روش های نوری قابل تشخیص نیستند
• تعیین مشخصات ساختاری شامل: پارامتر شبکه، اندازه و شکل دانه، کرنش، ترکیب فاز و تنش داخلی مناطق کریستالی کوچک

آنالیز طیف سنجی فلوئورسانس پرتو ایکس یا XRF ، یکی از روش های آنالیز عنصری است. مزیت استفاده از این دستگاه نسبت به روش های شیمیایی، سرعت بالا و هزینه پایین و دقت قابل قبول است. در واقع این دستگاهی است که برای اندازه گیری طول موج و شدت امواج فلورسانس ساطع شده از اتم های مختلف در نمونه که نتیجه آن، شناسایی نوع و میزان عناصر ماده میباشد. در واقع، این دو دستگاه، هر دو از پرتو ایکس برای شناسایی استفاده میکنند؛ ولی تفاوت XRF و XRD در این است که XRD ، جهت شناسایی فازها به کار میرود و میتواند تعیین کند که هر عنصر در ماده، در چه ترکیبی وجود دارد؛ در حالی که XRF آنالیز عنصری انجام میدهد و تنها میتواند تشخیص دهد چه درصدی از عناصر در ماده موجود است. شکل زیر، دستگاه XRF به همراه نتیجه ای از سطح ایمپلنت مشاهده میشود.

درین کاشت مانا بزرگترین تولید کننده ایمپلنت های دندانی در ایران

جهت خرید ایمپلنت های ایرانی 3a با این شماره تماس بگیرید یا جهت خرید آنلاین روی لینک زیر کلیک کنید

شماره تماس : 02126855680

خرید آنلاین : ایمپلنت