ہڈیوں کی امپلانٹیشن کے لیے میڈیکل ٹائٹینیم الائے کی سطح میں تبدیلی کی کوٹنگ پر تحقیقی پیشرفت

طبی ٹائٹینیم مرکب کی ترقی کا ایک جائزہ

1940 میں، خالص ٹائٹینیم ایک حیاتیاتی مواد کے طور پر توجہ حاصل کرنے لگا۔ 1960 کی دہائی میں، جب برین مارک نے خالص ٹائٹینیم کو زبانی امپلانٹ مواد کے طور پر استعمال کیا، خالص ٹائٹینیم نے جزوی طور پر سٹینلیس سٹیل اور CoCr مرکبات کو حیاتیاتی امپلانٹ مواد کے طور پر تبدیل کرنا شروع کیا۔ ایک ہی وقت میں، طبی ٹائٹینیم مرکبات بھی تحقیق اور تیار کیا گیا تھا. تحقیق کے گہرے ہونے کے ساتھ، ٹائٹینیم مرکبات آہستہ آہستہ پہلی نسل کے ٹائٹینیم مرکب سے دوسری نسل کے + -قسم کے ٹائٹینیم مرکب تک بہتر سنکنرن مزاحمت اور طاقت کے ساتھ تیار ہوئے ہیں۔ نمائندہ مرکبات Ti-6Al-4V, Ti -5Al-2.5Fe، Ti-6Al-7Nb ہیں۔ تاہم، دوسری نسل کے ٹائٹینیم الائے کا لچکدار ماڈیولس اب بھی انسانی ہڈی کے لچکدار ماڈیولس (0.2 ~ 32GPa) کے مقابلے نسبتاً زیادہ ہے۔ داخل شدہ مواد کو جذب کرنے سے ہڈیوں کی ایٹروفی ہو سکتی ہے، تناؤ سے بچاؤ پیدا ہو سکتا ہے اور امپلانٹ کے ڈھیلے ہونے کا باعث بن سکتا ہے۔ لہذا، طبی ٹائٹینیم مرکبات کی موجودہ تحقیق اور ترقی بنیادی طور پر تیسری نسل کے میٹاسٹیبل قسم اور قسم پر مبنی ہے جس کا لچکدار ماڈیولس انسانی ہڈیوں کے قریب ہے۔ اس قسم کا ٹائٹینیم الائے ایسے عناصر سے بھی پرہیز کرتا ہے جو ملاوٹ کرنے والے عناصر کے انتخاب میں انسانی جسم کے لیے نقصان دہ یا حساسیت پیدا کرتے ہیں۔ اس وقت، کم لچکدار ماڈیولس کے ساتھ 20 سے زیادہ قسم کے ٹائٹینیم مرکب تیار کیے گئے ہیں، جن میں سے زیادہ تر بائیو کمپیٹیبل ہیں۔ مثال کے طور پر، گریڈ 5 ٹائٹینیم شیٹ، گریڈ 5 ٹائٹینیم پلیٹ، گریڈ 5 ٹائٹینیم بار، وغیرہ۔ جاپان نے Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr (TNTZ) ٹائٹینیم مرکب ڈیزائن اور تیار کیا ہے۔ ڈی الیکٹران الائے تھیوری کا استعمال کرتے ہوئے، اور اس کا لچکدار ماڈیولس 50 GPa تک کم ہے، بہترین حیاتیاتی سرگرمی، فاسفورس اور کیلشیم عناصر (کیلشیم فاسفیٹ کے اجزاء) کو مصنوعی جسمانی سیال (SBF) میں ڈوبنے کے بعد سطح پر پایا جا سکتا ہے؛ انسٹی ٹیوٹ آف میٹل ریسرچ، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز نے Ti-24Nb-4Zr- 7 کی ایک نئی قسم تیار کی ہے۔ 9Sn الائے (Ti2448)، اس کا لچکدار ماڈیولس صرف 45GPa ہے، اس کی طاقت 850 MPa ہے، اور سطح پر حفاظتی passivation فلم کی تشکیل اس میں سنکنرن مزاحمت زیادہ کر سکتی ہے۔ طبی ٹائٹینیم الائے امپلانٹ مواد کے اعلی لچکدار ماڈیولس کے مسئلے کا دھیرے دھیرے حل تلاش کرنے کے بعد، محققین نے سیل کے پھیلاؤ اور تفریق پر ٹائٹینیم مرکب کے اثر پر توجہ مرکوز کی۔ امپلانٹیشن کے ابتدائی مرحلے میں، Ti اور TiO2 سطحوں کی ناقص osseointegration کی صلاحیت آسٹیو بلوسٹس کے ناقص تفریق کا باعث بنے گی، جس کے نتیجے میں امپلانٹ کے ارد گرد ریشے دار ٹشو بنتے ہیں، جس کے نتیجے میں امپلانٹ ڈھیلے ہو جاتا ہے اور رگڑ کی وجہ سے سوزش ہوتی ہے۔ دیگر حالات. دوسری طرف، تجارتی ایپلی کیشنز میں بالغ Ti-6Al-4V امپلانٹس Al اور V آئنوں کو خارج کرنے کا خطرہ رکھتے ہیں جو جسمانی رطوبتوں میں انسانی جسم کے لیے زہریلے ہوتے ہیں۔ لہذا، ٹائٹینیم الائے امپلانٹس کی حیاتیاتی سرگرمی کو بڑھانے اور امپلانٹس میں زہریلے آئنوں کے اخراج میں رکاوٹ پیدا کرنے کے لیے، ٹائٹینیم مرکب کی سطح میں تبدیلی طبی ٹائٹینیم مرکبات کا تحقیقی ہاٹ سپاٹ بن گیا ہے۔ فی الحال، طبی ٹائٹینیم مرکب کی سطح میں ترمیم بنیادی طور پر مرکب کی سطح پر ایک ہم آہنگ کوٹنگ کو جمع کرکے یا براہ راست سطح کی ساخت اور ساخت کو تبدیل کرکے ہے، اس طرح بایو کمپیٹیبلٹی، سنکنرن مزاحمت، اینٹی بیکٹیریل پراپرٹی، اور سیل کی تفریق جیسی osseointegration کی صلاحیت کو بہتر بناتا ہے۔ .

ہڈیوں کی پیوند کاری کے لیے میڈیکل ٹائٹینیم الائے کی سطح میں تبدیلی کی کوٹنگ

مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ امپلانٹ مواد کی حیاتیاتی مطابقت اور اوسیو انٹیگریشن کی صلاحیت کو متاثر کرنے والے اہم عوامل میں بنیادی طور پر سطح کی نمی، کھردری، ساخت اور کرسٹل کی قسم شامل ہیں۔ جسمانی سیال ماحول میں، جب امپلانٹ مواد کی سطح اچھی گیلی ہونے کی صلاحیت رکھتی ہے، تو پروٹین آسانی سے جذب ہو جاتا ہے، جو سیل کے چپکنے کے لیے زیادہ سازگار ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، سطح کی مخصوص ٹپوگرافی سیل کی تفریق اور نمو کے لیے زیادہ سازگار ہے۔ طبی ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کی سطح میں ترمیم کے لیے ایک اہم طریقہ کے طور پر، مرکب کی سطح پر مناسب ترمیم شدہ کوٹنگ کی تعمیر سے مرکب کی سطح کی ساخت، سطح کی ساخت، گیلے پن وغیرہ کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے جبکہ مرکب کی سنکنرن مزاحمت اور مکینیکل خصوصیات کو برقرار رکھا جا سکتا ہے۔ . مطابقت اور osseointegration کی بہتری کو حاصل کرنے کے لئے. فی الحال، ہڈیوں کی پیوند کاری کے لیے میڈیکل ٹائٹینیم مرکبات کی عام سطح میں ترمیم کی کوٹنگز میں بنیادی طور پر ہائیڈروکسیپیٹائٹ (HA) کوٹنگ، چائٹوسن کوٹنگ، اور TiO2 نانوٹیوب سرنی کوٹنگ شامل ہیں، جن میں سے TiO2 nanotube سرنی اصل خود ساختہ غیر محفوظ ساختی کوٹنگز کو اکثر ملایا جا سکتا ہے۔ بہتر فعالیت حاصل کرنے کے لیے دیگر ملعمع کاری کے ساتھ۔

1. Hydroxyapatite-coated HA، انسانی ہڈیوں کے اہم غیر نامیاتی جزو کے طور پر، اچھی بایو مطابقت رکھتا ہے اور یہ آسٹیو کنڈکشن اور آسٹیو انڈکشن میں کردار ادا کر سکتا ہے۔ جب HA جسمانی رطوبتوں کے ساتھ رابطے میں ہوتا ہے تو سطح کے آئنوں کا پانی کے محلول میں موجود آئنوں کے ساتھ تبادلہ ہو سکتا ہے، اور کولیجن اور پروٹین جیسے مالیکیولز یا آئنوں کو ان کی سطحوں پر جذب کیا جا سکتا ہے تاکہ بائیوفلم اور کوٹنگز پیدا ہو سکیں۔ خالص HA میں ناقص مکینیکل خصوصیات ہیں اور یہ بوجھ برداشت کرنے والے ماحول کے لیے زیادہ موزوں نہیں ہے، لیکن اس مسئلے کو مرکب کرنے کے لیے دیگر امپلانٹ سطحوں پر HA کوٹنگز تیار کر کے حل کیا جا سکتا ہے۔ HA کوٹنگ نہ صرف ہڈی/ایمپلانٹ انٹرفیس پر سخت کیمیکل بانڈنگ کو قابل بناتی ہے، بلکہ جسمانی رطوبتوں اور دھاتی امپلانٹس کے درمیان ایک رکاوٹ کے طور پر بھی کام کرتی ہے۔ HA کوٹنگ کا ترمیمی اثر اس کی تیاری کے طریقہ کار اور تیاری کے عمل سے گہرا تعلق رکھتا ہے۔ سبسٹریٹ کے ساتھ مختلف طریقوں سے تیار کردہ HA کوٹنگ کی بانڈنگ کی طاقت، کرسٹل پن اور کثافت میں فرق ہے۔ HA کوٹنگ اور سبسٹریٹ کے درمیان بانڈنگ کی طاقت ترمیمی اثر کا تعین کرنے والے اہم عوامل میں سے ایک ہے۔ کم بانڈنگ طاقت آسانی سے ترمیم کی ناکامی کا باعث بن سکتی ہے، اور HA کوٹنگ کے چھیلنے سے سوزش جیسے مسائل پیدا ہو سکتے ہیں۔ متعلقہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ میگنیٹران سپٹرنگ طریقہ سے تیار کردہ HA کوٹنگز کی چپکنے والی طاقت 80 MPa تک پہنچ سکتی ہے، جو کہ گرم آئسوسٹیٹک پریسنگ، پلسڈ لیزر ڈپوزیشن، پلازما اسپرے اور سول جیل طریقہ (تقریبا 14، 16) سے تیار کردہ کوٹنگز سے زیادہ ہے۔ ، 25 اور 26MP)۔ اس وقت، HA کوٹنگز کی تیاری کے لیے عام طور پر پلازما چھڑکاؤ اور الیکٹروفوریٹک جمع استعمال کیا جاتا ہے۔ الیکٹروفورٹک جمع پیچیدہ شکلوں کے ساتھ سبسٹریٹس کوٹ کر سکتا ہے، لیکن اس کی بانڈنگ کی طاقت کم ہے۔ تھرمل اسپرے کے ذریعے تیار کردہ HA کوٹنگ کو اینیل کرنے کے بعد، کوٹنگ کی بانڈنگ کی مضبوطی نمایاں طور پر بہتر ہو جاتی ہے، جس کی وجہ ہیٹ ٹریٹمنٹ کے ذریعے بقایا تناؤ کو کم کرنا ہے۔ اس کے علاوہ، ٹائٹینیم الائے کی سطح کو مختلف پریٹریٹمنٹ تکنیکوں، جیسے الیکٹران بیم ایچنگ، مائیکرو اسپیئر بلاسٹنگ، ایسڈ اینچنگ اور سینڈ پیپر گرائنڈنگ، یا HA کوٹنگ اور ٹائٹینیم الائے سبسٹریٹ کے درمیان ٹرانزیشن لیئر جمع کرنا، تمام چپکنے والی طاقت۔ HA کوٹنگ کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ خود HA کوٹنگ کی خصوصیات، جیسا کہ مائیکرو اسٹرکچر، HA اناج کا سائز، اور میٹرکس کے ساتھ بانڈنگ کی طاقت، ان سب کا امپلانٹ مواد کی حیاتیاتی مطابقت پر ایک خاص اثر پڑتا ہے۔ HA ملعمع کاری کے کرسٹل پن میں فرق سیل کے رویے پر اثر انداز ہو سکتا ہے، انتہائی کرسٹل لائن HA کوٹنگز کے مقابلے میں کم کرسٹل لائن HA کوٹنگز آسٹیو بلاسٹ پھیلاؤ کی کم شرحوں کی نمائش کرتی ہیں۔ تحقیق سے پتا چلا ہے کہ HA نانو کوٹنگز اور مائیکرو کوٹنگز مختلف کرسٹلینٹی کے ساتھ مختلف تحلیل اور تکرار کی خصوصیات کو ظاہر کرتی ہیں، اور بے ساختہ HA نے vivo میں اعلی حل پذیری کی نمائش کی، اور یہ قیاس کیا گیا کہ ابتدائی ہڈیوں کی تشکیل کا حرکیات HA کوٹنگز کی حل پذیری سے متعلق تھا۔ [38]۔ HA کوٹنگ کی کرسٹلائزیشن کی ڈگری کو اعلی درجہ حرارت (700~800 ڈگری) پر اینیلنگ یا جمع کرکے کنٹرول کیا جاسکتا ہے۔ اینیلنگ کا عمل بے ساختہ کوٹنگ کے کچھ حصے کو کرسٹل لائن کوٹنگ میں تبدیل کرتا ہے اور کرسٹل لائن کی ایک خاص ڈگری کے ساتھ کرسٹل لائن ڈھانچہ یا آئن متبادل حاصل کرتا ہے۔ HA کوٹنگ۔ فلکی HA کوٹنگ کے مقابلے میں، ایکیکولر ڈھانچہ کی کوٹنگ گھنی اور یکساں ہوتی ہے، اور ایکیکولر ڈھانچہ کی کوٹنگ ارد گرد کے مائع کے ساتھ زیادہ رابطے کا علاقہ فراہم کرتی ہے، اس لیے یہ اپیٹائٹ کے جمع ہونے کے لیے زیادہ موزوں ہے [39]۔ HA کوٹنگ کے مائیکرو اسٹرکچر کو حرارتی اور sintering کے ذریعے بھی تبدیل کیا جا سکتا ہے [40]۔ Dikici et al. [41] نے پایا کہ 1050 ڈگری سے اوپر سنٹر کرنے پر HA ٹرائیکلشیم فاسفیٹ (TCP) میں گل جاتا ہے، اور 1400 ڈگری پر سنٹر کرنے پر HA مکمل طور پر گل جاتا ہے۔ پرت کی porosity بڑھتی ہوئی sintering درجہ حرارت کے ساتھ بڑھ جاتی ہے. Hulbert et al. [42] نے ظاہر کیا کہ غیر محفوظ ڈھانچے کو ہڈیوں کے نئے بافتوں کی نشوونما کے لیے اور سیال کی گردش کے لیے جگہ فراہم کرنے کے لیے کم از کم ایک دوسرے سے منسلک تاکنا سائز تقریباً 100 μm کا ہونا ضروری ہے، اور انھوں نے پایا کہ چھوٹے تاکوں کا سائز دراندازی ٹشو کے نامکمل معدنیات کی اجازت دیتا ہے۔ . HA کوٹنگ کے لیے، مکمل طور پر گھنے HA کوٹنگ سیل کے پھیلاؤ اور تفریق کے لیے موزوں نہیں ہے، اور اس کی ہڈیوں کی تشکیل کو دلانے کی صلاحیت محدود ہے، اور یہ بنیادی طور پر ہڈیوں کی تشکیل کے لیے ایک سہار کے طور پر استعمال ہوتی ہے [43]۔ مائیکرون سائز کے HA کے مقابلے میں، نینو سائز کے HA میں انتہائی باریک ساخت اور اعلی سطحی سرگرمی ہے۔ نینو-HA انسانی سخت بافتوں کی ہڈیوں کی ساخت میں پائے جانے والے معدنیات سے ملتا جلتا ہے اور اسی طرح کی کیمیائی اور کرسٹللوگرافک ڈھانچے رکھتا ہے، اور نینو-HA مائیکرو-HA [44] کے مقابلے سیل کے پھیلاؤ اور تفریق کو بہتر بنانے کے قابل ہے۔

2. ڈوپڈ ہائیڈروکسیپیٹائٹ کوٹنگ کے ساتھ مصنوعی HA کے لیے Ca اور P کا اسٹوچیومیٹرک تناسب 1.67 ہے، لیکن بائیوپاٹائٹ فطرت میں غیر اسٹوچیومیٹرک ہے اور چھوٹے کرسٹل پر مشتمل ہوتا ہے جس کی خصوصیت ناقص کرسٹالینٹی ہوتی ہے، اور اس میں HA کی نسبت نسبتاً زیادہ حل پذیری ہوتی ہے۔ [45] حیاتیاتی HA کی ساخت کی بنیاد پر کوٹنگز کی اینٹی بیکٹیریل اور تفریق پیدا کرنے کی صلاحیتوں کو بہتر بنانے کے لیے، مصنوعی HA کی آئن ڈوپنگ سطح کی تبدیلی کی ایک اہم تحقیقی سمت ہے۔ حیاتیاتی افعال جیسے Mg2+، Zn2+، Sr2+، Ag+، Zr4+ اور F- کے ساتھ آئنوں کا استعمال کرتے ہوئے بطور ڈوپینٹس نہ صرف Ca کے اسٹوچیومیٹرک تناسب کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ اور جمع شدہ HA میں P، کرسٹل کی ساخت کو ایڈجسٹ کریں، کوٹنگ کے استحکام کو بہتر بنائیں، وغیرہ کو بہتر بنانے کے لیے اسے کرسٹل کی سطح پر جذب کیا جا سکتا ہے۔ گیلے ہونے اور امپلانٹ کی حیاتیاتی سرگرمی کو بہتر بنانے کا اثر حاصل کرنا۔ HA کوٹنگز کی ڈوپنگ کو سنگل عنصر ڈوپنگ اور ملٹی عنصر ڈوپنگ میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ واحد عنصر ڈوپنگ میں، Sr عنصر ڈوپنگ کا وسیع پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے، Sr کو آسٹیوپوروسس کے علاج کے لیے بطور دوا استعمال کیا جا سکتا ہے، Sr کے اضافے کے ساتھ، آسٹیو کلاسٹس کا پھیلاؤ کم ہو جاتا ہے، اس کے علاوہ، Sr HA کی میکانکی خصوصیات کو بھی بہتر بنا سکتا ہے۔ . Boyd et al. Sr-HA کوٹنگ کو سلیکون کی سطح پر میگنیٹران سپٹرنگ کے طریقہ سے جمع کیا۔ جیسا کہ Sr ڈوپنگ کی مقدار 5% سے بڑھ کر 13% (بڑے پیمانے پر حصہ) ہو گئی، کوٹنگ کی سطح کی کھردری میں بتدریج اضافہ ہوتا گیا، جس سے خلیوں کی مزاحمت میں بہتری آئی۔ آسنجن کی. F- نچلی سطح کی صلاحیت پیدا کر کے سیل اٹیچمنٹ کو سازگار بنا سکتا ہے، دوسری طرف تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ F- کی ڈوپنگ HA کی حل پذیری مزاحمت کو بڑھاتی ہے۔ HA ڈھانچے میں Mg2+ کو ڈوپ کرنے سے کوٹنگ کی سطح کے مخصوص رقبے میں نمایاں اضافہ ہو سکتا ہے، اور Mg کا HA کے کرسٹلائزیشن پر ایک خاص روکا اثر ہوتا ہے، جو کہ ایک اور بایوکومپیٹبل مادہ، -ٹریکلشیم فاسفیٹ کی تشکیل کے لیے فائدہ مند ہے۔ -TCP) مرحلہ۔ . متعدد آئنوں کی کو ڈوپنگ سنگل آئن ڈوپنگ کے فوائد کو یکجا کر سکتی ہے، اور متعدد عناصر کی کو-ڈوپنگ کا ہم آہنگی اثر زیادہ واضح ہے۔ لہذا، HA کوٹنگ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے، یہ عام طور پر ایک سے زیادہ آئنوں کے ساتھ مل کر ڈوپ کیا جاتا ہے۔ سامانی وغیرہ۔ سول جیل کے طریقہ کار سے Zn/Ag کو-ڈوپڈ HA کوٹنگز تیار کیں، اور پتہ چلا کہ 1. 5%Zn-0۔ 6% Ag (بڑے پیمانے پر حصہ) کو-ڈوپڈ نمونے میں تمام کو-ڈوپڈ نمونوں میں سب سے چھوٹا کو-ڈوپڈ نمونہ تھا۔ مشترکہ ڈوپڈ نمونوں نے 2.5% Zn سنگل ڈوپڈ HA اور 1.5% Ag سنگل ڈوپڈ HA سے ​​بہتر اینٹی بیکٹیریل نتائج کی نمائش کی۔ Qiao et al. الیکٹروڈپوزیشن کے ذریعہ Si-Sr-Ag co-doped HA/TiO2 کوٹنگز تیار کیں۔ ڈوپنگ Sr اور Si ions نے osteogenesis سے متعلق جینوں کے اظہار کی سطح کو بڑھایا اور Ag ions کی ممکنہ cytotoxicity کا کامیابی سے مقابلہ کیا۔ . شریک ڈوپڈ کوٹنگز کی حیاتیاتی خصوصیات HA اور Ag-HA کوٹنگز سے برتر ہیں، ان کی اینٹی بیکٹیریل افادیت Ag-HA کوٹنگز کے مقابلے میں ہے، اور Si اور Sr آئنوں کا مخصوص اعلیٰ مواد اچھے پھیلاؤ اور تخلیق نو کو فروغ دے سکتا ہے۔ خلیوں اور ہڈیوں کے بافتوں کی، سیل آسنجن کو بہتر بناتا ہے۔ سی پر مشتمل HA میں جذب کی شرح زیادہ ہوتی ہے اور اس میں ایک بڑی تعداد میں فعال گروپ ہوتے ہیں جو آسٹیو بلوسٹس کے اٹیچمنٹ کو فروغ دیتے ہیں۔ Zhang et al. الیکٹرو کیمیکل جمع کے ذریعہ SiC نینو پارٹیکل اینہنسڈ Na اور F کو ڈوپڈ HA کوٹنگز تیار کیں۔ HA میں Ca2+ کو Na+ کے ذریعے تبدیل کرنے سے سیل اٹیچمنٹ اور ہڈیوں کے میٹابولزم کو فروغ مل سکتا ہے۔ HA میں OH- کو F- کے ذریعے تبدیل کرنا ساختی استحکام کو بڑھا سکتا ہے، لہذا، Na اور F کے ساتھ مل کر ڈوپڈ HA کوٹنگ بہترین حیاتیاتی خصوصیات کی نمائش کر سکتی ہے۔ مطالعات کی ایک بڑی تعداد نے یہ ظاہر کیا ہے کہ آئن ڈوپڈ HA کا اینٹی بیکٹیریل اثر ڈوپنگ عنصر کی حراستی اور خود ڈوپینٹ کی خصوصیات پر بڑی حد تک منحصر ہے [30]۔ اینٹی بیکٹیریل اور اوسیو انٹیگریٹنگ اثرات۔ اس وقت، نایاب زمینی عناصر جیسے لا، سی، این ڈی، جی ڈی کے ساتھ پلازما ڈوپنگ سے متعلق چند لٹریچر موجود ہیں۔ لا3+ ڈوپڈ HA کوٹنگ میں کم حل پذیری اور بہتر میکانی خصوصیات ہیں[55]؛ HA کوٹنگ، Aditi et al کی اینٹی بیکٹیریل اور لباس مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے۔[56] ٹائٹینیم الائے HA کوٹنگ میں پلازما چھڑکنے والی ٹیکنالوجی کا استعمال کیا گیا۔ جب CeO2، Ag اور کاربن نانوٹوبس کو شامل کیا گیا، تو یہ پایا گیا کہ کوٹنگ کے پہننے کا مستقل اور قینچ کا دباؤ بہت کم ہو گیا تھا، اور اینٹی بیکٹیریل خاصیت اچھی تھی۔

3. Chitosan کوٹنگ بائیو سیرامکس جیسے HA کے علاوہ، جو ٹائٹینیم الائے امپلانٹس کی سطح کی کوٹنگ کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، چائٹوسن، ایک قدرتی نامیاتی مرکب کے طور پر، اچھی بایو کمپیٹیبلٹی، اینٹی بیکٹیریل خصوصیات اور اینٹی سیلولر خصوصیات کا حامل ہے۔ پھیلاؤ اور تفریق کے فروغ کو اکثر ٹائٹینیم الائے امپلانٹس کے لیے سطحی ترمیم کی کوٹنگ کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے۔ Chitosan میں جذب کرنے کی اچھی خاصیتیں بھی ہیں، vivo میں بائیو ڈی گریڈ کیا جا سکتا ہے، اس کا کوئی زہریلا اثر نہیں ہوتا ہے، اور اسے دوسرے مادوں جیسے HA کے ساتھ ملایا جا سکتا ہے جیسے کہ HA ایک منشیات کے کیریئر کے طور پر۔ chitosan کوٹنگ کی موٹائی کو کنٹرول کرنے سے، دوا کے مقامی ارتکاز کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے تاکہ آپریشن کے بعد کے انفیکشن، سوزش کا علاج کیا جا سکے اور امپلانٹ کی بہتر osseointegration حاصل کی جا سکے۔ Chitosan اینٹی بیکٹیریل اثرات کو حاصل کرنے اور امپلانٹ کی ناکامی کے خطرے کو کم کرنے کے لئے منفی چارج شدہ بیکٹیریل خلیوں کے ساتھ بات چیت کرسکتا ہے۔ اگرچہ اس کی اینٹی بیکٹیریل سرگرمی کچھ دھاتی آئنوں کی نسبت تھوڑی کم ہے، لیکن یہ انسانی جسم کے لیے زیادہ محفوظ ہے۔ چائٹوسن کا اینٹی بیکٹیریل طریقہ کار بنیادی طور پر اس کے فعال گروپس (امائنو گروپس) اور مثبت برقی خصوصیات کو بیکٹیریل جھلیوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کے لیے استعمال کرنا ہے تاکہ بیکٹیریا کی نشوونما کو روکا جا سکے۔ مختلف مالیکیولر وزن کے ساتھ chitosan کی اینٹی بیکٹیریل خصوصیات ایک جیسی نہیں ہیں۔ اعلی مالیکیولر ویٹ چیٹوسن۔ Zheng Lianying et al نے پایا کہ جب chitosan کا مالیکیولر وزن 300 000 سے کم ہوتا ہے، تو Escherichia coli اور Staphylococcus aureus پر اس کا اینٹی بیکٹیریل اثر مالیکیولر وزن کی تبدیلی کے برعکس ہوتا ہے۔ کمزوری Kiroshka et al. چوہوں کے آسٹیوسائٹس پر چائٹوسن چٹن نانو کوٹنگز کے اثر کا مطالعہ کیا، اور پتہ چلا کہ کوٹنگ کی پورسٹی اور تاکنا سائز کی تقسیم دونوں کا تعلق chitosan کے مالیکیولر وزن سے ہے، اور سالماتی وزن نے سیل کی نشوونما اور پھیلاؤ کے ڈھانچے کو بھی متاثر کیا ہے۔ ان کے مطالعے میں، 160 000 کے وزن-اوسط مالیکیولر ویٹ (MW) کے ساتھ chitosan کوٹنگ میں زیادہ پوروسیٹی، کم سوجن کی شرح اور سیل کا بہتر پھیلاؤ تھا۔ چائٹوسن کوٹنگ میں -OH کی ایک بڑی مقدار کی موجودگی، جو کہ مثبت طور پر چارج ہوتی ہے، PO4 3- کے جمع ہونے کو تیز کر سکتی ہے، لہذا یہ vivo میں HA کی تشکیل کو آمادہ کر سکتا ہے، جو گرافٹنگ کے بعد سبسٹریٹ کی ہائیڈرو فیلیسیٹی۔ chitosan کوٹنگ کو بہتر بنایا گیا ہے، اور SBF میں مکمل HA بائیو میمیٹک جمع کوٹنگ کے بعد تشکیل دیا جا سکتا ہے، اور جمع بے ترتیب نمونے کی مقدار (ٹائٹینیم نمونہ) نمایاں طور پر مختلف ہے۔ چونکہ چائٹوسن کو امپلانٹس کے ساتھ کیمیائی بانڈز بنانا مشکل ہے، اس لیے ٹائٹینیم مرکب کی سطح پر اس کے تعلقات کی طاقت کو بہتر بنانے کے لیے، محققین نے مزید تحقیق کی۔ Egemen et al. سینڈبلاسٹڈ Ti-6Al-4V پر الیکٹروفورٹیکلی طور پر جمع شدہ چائٹوسن مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ سینڈ بلاسٹنگ کے بعد سبسٹریٹ مورفولوجی نے چائٹوسن کوٹنگ کی کھردری کو متاثر کیا؛ حجم میں اضافہ. Jugowiec et al. چائٹوسن کولائیڈز میں HA نینو پاؤڈرز اور نینو پارٹیکلز شامل کیے، اور پھر انہیں الیکٹروفورٹیکل طور پر Ti{10}}Nb-13Zr الائے کی سطح پر جمع کیا۔ تحقیق میں بتایا گیا کہ نینو پارٹیکلز کے اضافے سے جمع شدہ چائٹوسن کی موٹائی زیادہ ہو گئی جو ٹائٹینیم پر مبنی مواد سے مختلف تھی۔ بانڈنگ کی طاقت بہتر ہے، اور مواد کی سنکنرن مزاحمت اور بایو مطابقت کو بہتر بنایا گیا ہے۔ Zhang et al. ٹائٹینیم کی سطح کو الکلی کے ساتھ علاج کیا، اور پھر اسے سوڈیم ہیپرین اور کاربوکسی میتھائل چائٹوسن محلول میں ڈبو دیا۔ الکلی ٹریٹمنٹ کے بعد ٹائٹینیم کی سطح پر بڑی مقدار میں -OH کی موجودگی کی وجہ سے، اس کی کھردری سطح کو chitosan کے ساتھ قریب سے ملایا جا سکتا ہے۔ نمونہ صرف 8 ڈگری کے پانی کے رابطے کے زاویہ کے ساتھ بہترین ہائیڈرو فیلیسیٹی کی نمائش کرتا ہے۔ اگرچہ chitosan کی کوٹنگ اچھی بایو مطابقت رکھتی ہے، لیکن اس کی مکینیکل خصوصیات نسبتاً ناقص ہیں، اور chitosan کی مکینیکل خصوصیات میں کمی کو پورا کرنا اس کی ترقی کی کلید ہے۔

4. ٹائٹینیم مرکب کی سطح پر TiO2 نانوٹوب صفوں کی حالت میں نمو TiO2 نانوٹوب ڈھانچہ دھاتی آئنوں (جیسے Al، V، وغیرہ) کے اخراج کو روک سکتا ہے، امپلانٹیشن کے رد عمل کو آسان بنا سکتا ہے، اور TiO2 سے بہتر سنکنرن مزاحمت کی نمائش کر سکتا ہے۔ بلک مواد اور حیاتیاتی مطابقت۔ لہذا، ٹائٹینیم مرکب کی سطح پر TiO2 نانوٹوب سرنی کوٹنگز کی ترکیب ان کی طبی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے ایک اور موثر اقدام بن گیا ہے۔ ٹائٹینیم پر مبنی مواد کی سطح پر TiO2 nanotube arrays کو تیار کرنے کے لیے اکثر Anodization کا استعمال کیا جاتا ہے، اس طرح ہڈی کی طرح غیر محفوظ ساخت کے ساتھ TiO2 کوٹنگ بنتی ہے۔ ضابطہ انوڈائزنگ طریقہ سے تیار کردہ TiO2 نانوٹوب صفیں بے ساختہ حالت میں ہیں۔ اینیلنگ کے بعد، صف کو بے ساختہ حالت سے اناٹیس فیز یا روٹائل فیز میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ 300 ~ 500 ڈگری پر annealing کے بعد، یہ عام طور پر anatase مرحلہ ہے، اور 600 ڈگری پر annealing پھر آہستہ آہستہ rutile مرحلے میں تبدیل. سطح کے کرسٹل پن میں اضافہ اینیلڈ نمونوں کے پانی کے رابطے کے زاویے کو کم کرتا ہے، جو نینو ٹیوب کی صفوں کو اعلی سطح کی گیلی صلاحیت کو ظاہر کرنے کے قابل بناتا ہے، جو پروٹین جذب اور خلیے کے آسنجن کی سہولت فراہم کرتا ہے، اور نانوٹوبس اور کرسٹل ڈھانچے کا ہم آہنگی اثر HA انحطاط کو تیز کرتا ہے۔ جمع مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ اناٹیس فیز روٹیل فیز کے مقابلے سیل کی تفریق یا خلیے کے پھیلاؤ کو دلانے میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے، اور ایناٹیس فیز پر HA جمع کرنا آسان ہے۔ اس کے علاوہ، Yu et al. پایا کہ نسبتا چھوٹے قطر کے ساتھ TiO2 نانوٹوبس آسٹیو بلوسٹس کے چپکنے اور پھیلاؤ کے لیے زیادہ سازگار ہیں۔ جبکہ نسبتاً بڑے قطر کے ساتھ TiO2 نانوٹوبس بہتر آسٹیوجینک تفریق کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں، اور بڑے نانوٹوبس کو سیل سمولیشن میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ آکسیڈیٹیو تناؤ کے علاج کے بعد بہتر آسٹیوجینک صلاحیت۔ جب انوڈائزیشن وولٹیج ایک مخصوص رینج کے اندر مختلف ہوتا ہے، تو وولٹیج کے بڑھنے کے ساتھ نانوٹوبس کی لمبائی اور قطر بڑھ جاتا ہے۔ آکسیکرن کے وقت میں اضافے کے ساتھ، نمونے کی سطح کی کھردری بڑھ جاتی ہے، اور پانی کے رابطے کا زاویہ بھی کم ہو جاتا ہے۔ Ti-6Al-4V الائے نسبتاً وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا بائیو میڈیکل مواد ہے، جو + فیز پر مشتمل ہے۔ انوڈائزیشن کے عمل کے دوران، دو مرحلوں کی تحلیل کی شرحیں مختلف ہوتی ہیں، اور مختلف فیز کے علاقوں میں نانوٹوبس کی ٹیوب کی لمبائی مختلف ہوتی ہے۔ منصوریانفر وغیرہ۔[75] 50~75V کے وولٹیج پر ثانوی انوڈک آکسیڈیشن کے ذریعے Ti-6Al-4V الائے پر اچھی یکسانیت کے ساتھ TiO2 نانوٹوب اریوں کو کامیابی کے ساتھ من گھڑت بنایا گیا۔ نانوٹوبس کی شکل کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ اوسط ٹیوب کی لمبائی اور ٹیوب کا قطر بڑھتے ہوئے وولٹیج کے ساتھ بڑھتا ہے۔ یہ پایا گیا کہ 60 V پر تیار کردہ نمونوں نے سیل کی بہترین قابل عملیت کو ظاہر کیا، اور شکل 2 ہر نمونے پر کلچر شدہ MG63 بون میرو سٹرومل سیلز کا diphenyltetraoxazole bromide (MTT) تجزیہ دکھاتا ہے۔ کم لچکدار ماڈیولس کے ساتھ بائیو ٹائٹینیم مرکب پر TiO2 نانوٹوب سرنی تہوں کی تیاری نہ صرف امپلانٹ مواد کی میکانکی خصوصیات کو یقینی بناتی ہے، بلکہ ان کی بایو مطابقت کو بھی بہتر بناتی ہے۔ لی وغیرہ۔ [76] TiO2 nanotube اری تہوں کو Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(Ti2448) ٹائٹینیم الائے، خالص Ti، nanotube کے مقابلے میں nanotube-Ti2448 (NTi2448) کی سطح پر تیار کیا گیا -Ti (NT) اور Ti2448، زیادہ گیلا پن، سنکنرن مزاحمت، cytocompatibility اور osseointegration کی صلاحیت۔ کم لچکدار ماڈیولس ٹائٹینیم الائے میں Nb، Zr اور دیگر عناصر کے اضافے کی وجہ سے، انوڈائزیشن کے بعد بننے والی آکسائیڈ فلم اس کی سنکنرن مزاحمت کو بہتر بناتی ہے۔ اس کے علاوہ، ملاوٹ کرنے والے عناصر کا اضافہ نانوٹوب سرنی کی ترتیب کو کم کرتا ہے، اور ٹیوب کا قطر مختلف ہوتا ہے۔ ، اور مطالعات نے یہ بھی دکھایا ہے کہ کم آرڈر کی ڈگری والی صفیں بہتر مطابقت کی نمائش کرتی ہیں۔ فی الحال، انوڈک آکسیڈیشن کے ذریعے ٹائٹینیم پر مبنی مواد کی سطح میں تبدیلی بنیادی طور پر خالص ٹائٹینیم اور Ti-6Al-4V مرکب کی تحقیق پر مرکوز ہے۔ محققین نے مورفولوجی، ساخت، کرسٹل ڈھانچے وغیرہ کے درمیان تعلق اور سطح کی کھردری، گیلا پن، سیل کے پھیلاؤ اور تفریق کو دریافت کیا۔ تاہم، انوڈائزیشن کے ذریعہ تیار کردہ نانوٹوب سرنی کوٹنگز کی شکلیات پر نئے طبی ٹائٹینیم مرکبات کے مرکب عناصر کے اثر پر بہت کم توجہ دی گئی ہے۔

5. TiO2 نانوٹوب سرنی کوٹنگ پر مبنی سطح کی تبدیلی ٹائٹینیم مرکب کی سطح میں ترمیم کے لیے، محققین اکثر مخصوص ضروریات کے مطابق ڈیزائن کرنے کے لیے مختلف تکنیکی ذرائع کو مربوط کرتے ہیں۔ متعدد ترمیمی طریقوں کا مجموعہ ہر ایک ترمیمی طریقہ کے فوائد کو کافی حد تک مربوط کرتا ہے، اور ترمیمی اثر کو بھی مسلسل بہتر بنایا جاتا ہے۔

ایمپلانٹس کی پہننے کی مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے، ماضی میں ایمپلانٹس کی سطح پر TiN تہوں کو تیار کرنے کے لیے میگنیٹران سپٹرنگ اور دیگر طریقے استعمال کیے جاتے تھے، لیکن TiO2 nanotubes کی بنیاد پر TiN nanotube array coatings کو TiO2 کی مسلسل کمی اور نائٹریڈیشن کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ nanotubes ، جو نہ صرف اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ غیر محفوظ ڈھانچہ بائیو کمپیٹیبلٹی کی ضروریات کو پورا کرتا ہے بلکہ اس کے پہننے کی مزاحمت کو بھی بہتر بناتا ہے۔ TiO2 نانوٹوب سرنی میں ایک بڑا مخصوص سطح کا رقبہ ہے، اور TiO2 نانوٹیوب سرنی کا ٹرانزیشن لیئر کے طور پر استعمال HA کوٹنگ کی چپکنے والی طاقت کو بڑھا سکتا ہے اور HA کوٹنگ کے جمع ہونے کی مقدار کو بہتر بنا سکتا ہے۔ لن وغیرہ۔ ویکیوم کیلسیفیکیشن اور ہائیڈرو تھرمل ٹریٹمنٹ کے ذریعے نانوٹوبس کی سطح پر کیلشیم ٹائٹانیٹ (CaTiO3) تشکیل دیا، جس نے HA کے لیے نیوکلیشن سائٹس فراہم کیں اور نانوسکل HA کوٹنگ اور TiO2 میٹرکس کے درمیان کیمیائی بندھن کا احساس کیا۔ Fathyunes et al. TiO2 nanotubes پر گرافین آکسائڈ-HA کوٹنگ تیار کرنے کے لیے الٹراسونک اسسٹڈ الیکٹروڈپوزیشن کا استعمال کیا۔ گرافین HA کوٹنگ کی مکینیکل خصوصیات کو بہتر بناتا ہے، اور گرافین بذات خود بایو مطابقت رکھتا ہے۔ پچھلے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ گرافین اسٹیم سیل کی تفریق کو آمادہ کرسکتا ہے اور آسٹیو بلوسٹس کو متحرک کرسکتا ہے۔ TiO2 نانوٹوب سرنی کوٹنگ آئنوں کو لوڈ کرنے اور سست ریلیز ادویات میں بھی منفرد فوائد دکھاتی ہے۔ فی الحال، TiO2 نینو ٹیوب سرنی کوٹنگ کو آئنوں یا اینٹی بیکٹیریل اور اینٹی سوزش والی دوائیوں کو لوڈ کرنے کے لیے ایک غیر محفوظ ساخت کی کوٹنگ کے طور پر استعمال کیا جانا شروع ہو گیا ہے، اور درجہ حرارت، پی ایچ اور دیگر حالات کو تبدیل کر کے ذہین منشیات کی رہائی کا کردار حاصل کرتا ہے۔ TiO2 nanotube arrays پر بھرے Ag, Cu, Sr پلازمونز کو زندہ جانداروں میں پائیدار اور سست ریلیز اینٹی مائکروبیل ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ Chen Yi et al[84] نے TiAg پتلی فلموں کو تیار کرنے کے لیے میگنیٹران سپٹرنگ کا استعمال کیا، پھر Ag-loaded TiO2 nanotube arrays کو تیار کرنے کے لیے anodization کا استعمال کیا، اور پھر SrTiO3 کو لوڈ کرنے کے لیے ہائیڈرو تھرمل طریقہ استعمال کیا۔ آئن سے بھرے نمونوں نے 60 دن کے بعد بھی اچھی کارکردگی دکھائی۔ اچھی antibacterial اور osteoinductive خصوصیات. اس کے علاوہ، TiO2 نانوٹوبس کو اکثر اینٹی بیکٹیریل دوائیوں کے لیے کنٹینرز کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ دوائیوں کی ذہین مستقل رہائی کے اثر کو حاصل کیا جا سکے، لیکن نینو ٹیوبز کی لمبائی اور قطر کو کنٹرول کرتے ہوئے منشیات کے اخراج کی رفتار کو کنٹرول کرنے میں کچھ حدود ہیں، اس لیے اسے اکثر استعمال کیا جاتا ہے۔ منشیات سے لدے نانوٹوبس میں۔ ٹیوب سرنی کو بائیو پولیمر کے ساتھ لپیٹ دیا جاتا ہے تاکہ دوائی کے پھٹنے سے بچ سکے۔ Zhong et al. norfloxacin-loaded TiO2 nanotube arrays پر لیپت پولیمیتھکریلک ایسڈ، جس نے ایک چھوٹی برسٹ ریلیز (34.4%) اور طویل عرصے تک جاری رہنے کے وقت کی نمائش کی۔ Aw et al کے ذریعہ تجویز کردہ طریقہ۔ منشیات سے لدے پولیمر مائیکلز سے بھری ہوئی نانوٹوبس کا استعمال کرنے اور TiO2 نانوٹوبس کی سطح کو بائیو پولیمر کوٹنگز کے ساتھ کوٹ کرنے کے لیے جیسے کہ چائٹوسان نے بھی TiO2 نانوٹوبس کے اینٹی بیکٹیریل اور سوزش کے افعال کو بہتر کیا۔ دوسری طرف، کچھ محققین نے نینو ٹیوب کی دیوار کی کھردری کو تبدیل کرکے منشیات کی لوڈنگ اور رہائی کی شرح کو بہتر بنایا ہے، جو ہائیڈرو فیلک اور ہائیڈروفوبک دوائیوں پر یکساں طور پر لاگو ہوتا ہے [88]۔ موجودہ TiO2 نانوٹوب سرنی کوٹنگز کے ترمیمی اثر کی بنیاد پر، ٹائٹینیم الائے امپلانٹس کی سطح پر TiO2 نانوٹوب سرنی کوٹنگز کی تیاری مستقبل میں میڈیکل ٹائٹینیم الائے کی ترمیم میں ایک بنیادی قدم بننے کی امید ہے۔