علمی (مهندسی مواد)

آشنایی با رشته مهندسی پزشکی در گرایش بیو متریال
رشته‌ی بیومتریال که یکی از گرایش‌های زیر مجموعه‌ی مهندسی پزشکی است از حدود 50 سال پیش به عنوان یک زمینه‌ی‌ علمی مطرح شد و همانند دیگر گرایش‌های مهندسی پزشکی برپایه‌ی ترکیب چند رشته بنا شد.
در این رشته‌ بطور معمول برروی تهیه‌ی مواد گوناگون مصنوعی و طبیعی، طراحی روش‌های ساخت و قالب‌گیری نهایی ماده و در نهایت اصلاح مواد برای کاربرد اختصاصی در پزشکی تحقیق صورت می‌گیرد. توسعه‌ی انواع مدل‌های وسایل پزشکی نیازمند انتخاب، ساخت و آزمایش مواد است که لازمه‌ی آن درک و فهم درست از شیمی و فیزیک مواد و شناخت محیط بیولوژیک بدن است. به عبارت دیگر باید توجه داشت که آینده‌ی علم بیومتریال در گرو توانائی ما در فهم کشفیات جدید در شیمی، فیزیک، بیولوژی و پزشکی است.
بطور کلی موارد استفاده‌ی بیومتریال‌ها در جایگزینی و تعویض اعضاء و اندام‌هایی از بدن است که بر اثر بیماری یا آسیب، کاربری خود را از دست داده‌اند تا از این طریق جراحت یا بیماری اعضاء مذکور التیام پذیرد، کاربری و عمل آنها اصلاح شود و ناهنجاری یا وضعیت غیر طبیعی آنها تصحیح گردد.

همچنانکه اشاره شد نقش رشته‌ی بیومتریال به طور قابل توجهی تحت تأثیر پیشرفت‌های بدست آمده در بسیاری از زمینه‌های پزشکی و مهندسی بوده است. در واقع وظیفه‌ی اصلی یک مهندس بیومتریال بدست آوردن اطلاعات لازم برای حل مسائل عملی و متداول در زمینه‌ی مواد مرتبط با بدن انسان است.

بطور مثال از آنجاکه بسیاری از اعضاء و بافت‌های جایگزین شونده، آسیب دیده و یا بیمار هستند، لذا یک محقق باید تغییرات سلولی را بشناسد که منجر به نارسایی عملکرد سلول و رفتار غیر معمول آن می‌گردد.

در خیلی از موارد اثر بیومتریال و یا وسیله‌ی پزشکی روی بافت، تنها بعد از در تماس قرار دادن ماده و سلول مشخص می‌شود و لذا محققان بیومتریال باید قادر باشند اثرات بیومتریال را روی سلول، بافت و اعضاء ارزیابی کنند. انجام بررسی‌های ایمنی، نیازمند درک چگونگی واکنش سلول و بافت با ماده کاشتنی است.
رشته‌ی بیومتریال با توجه به سابقه‌ی طولانی مدت در جایگزینی بافت‌ها توسط مواد طبیعی و یا مواد ساخته‌ی دست بشر بطور چشمگیری در قرن بیستم پیشرفت کرده است. بطورکلی مواد مورد استفاده در بدن را به چهار گروه عمده دسته‌بندی می‌کنند که عبارتند از فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها و کامپوزیت‌ها.
در بیومتریال زمینه‌های مختلف و رو به رشدی وجود دارد که از آن جمله می‌توان به مهندسی بافت، سیستم‌های رهایش کنترل شده دارو، اصلاح سطوح مواد، نانوتکنولوژی، بیوسنسورها و . . . اشاره کرد که هر یک در جایگاه خود خدمات منحصر بفردی در جهت بهبود زندگی انسان ارائه می‌دهند. لازم به ذکر است که مهندسی بافت، سیستم‌های انتقال دارو و بیوسنسورها از جمله مواردی هستند که منحصر به رشته‌ی بیومتریال هستند. به عنوان مثال در زمینه‌ی رهایش کنترل شده‌ی دارو امیدهای زیادی برای درمان یا تسکین بیماری‌های خطرناک و صعب العلاجی مانند سرطان، فشار خون و دیابت فراهم گردیده است، یا در زمینه مهندسی بافت ترمیم اعصاب قطع شده و جایگزینی غضروف از جمله موارد مورد تحقیق است.
با توجه به مطالب آموزش داده شده در طول دوران تحصیل دانشگاهی، بطور خلاصه توانایی‌های یک مهندس بیومتریال را می‌توان بدین صورت برشمرد:
1. آشنایی کامل با علم تولید و کاربرد مواد شامل پلیمرها، فلزات، سرامیک‌ها و کامپوزیت‌ها
2. شناخت کافی در زمینه‌ی برقراری ارتباط مواد با محیط بیولوژیک بدن نظیر آناتومی و فیزیولوژی بافت‌های مختلف بدن
3. روش‌های اصلاح سطح، پوشش‌دهی مواد و بهینه نمودن خصوصیات سطحی
4. آشنایی کامل با مبحث مهندسی بافت که یکی از جدیدترین دستاوردهای بشر برای دستیابی به جایگزین‌های مصنوعی است. عمر این رشته‌ی مهندسی در دنیا کمتر از 20 سال است که خوشبختانه در ایران نیز تحقیقات گسترده و دامنه‌داری در مورد آن انجام شده است. از آن‌جمله می‌توان به ساخت داربست‌های مهندسی بافت استخوان، غضروف، پوست و . . . توسط دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر اشاره نمود.
5. آشنایی با روش‌های نوین دارو رسانی و انتقال کنترل شده داروها به بدن. به عنوان مثال نحوه‌ی انتقال طولانی مدت داروهای ضد بارداری (نورپلنت)
6. شناخت روش‌های تخریب پلیمرها، خوردگی فلزات و اضمحلال سرامیک‌ها
7. آشنایی با مبحث بیوسنسورها
8. آشنایی مقدماتی با اصول و عملکرد تجهیزات پزشکی و سیستم‌های آن

بدین ترتیب، با توجه به منابع بسیار فراوان مواد اولیه فلزی، سرامیکی و پلیمری در کشور و توانمندی مهندسان ایرانی، شرایط مناسبی برای رسیدن به خودکفایی و یا محدود کردن واردات بسیاری از تجهیزات پزشکی مورد نیاز کشور فراهم شده‌ است. لذا باید گفت که توجه بیشتر به این رشته می‌تواند سبب تقویت زمینه‌های ارتباطی پزشکان و مهندسان در جهت رفع مشکلات پزشکی در قالب همکاریهای مشترک گردد.
از آنجاکه رشته‌ی بیومتریال یک رشته‌ی تازه تأسیس در بسیاری از دانشگاه‌های جهان است، بنابراین با توجه ویژه به آن می‌توان حداقل در این رشته فاصله علمی کشور را با دیگر کشورهای پیشرو تا حدود زیادی کاهش داد، بویژه در زمینه‌ی نانوتکنولوژی که از الویت‌های مهم بسیاری از کشورها و از جمله کشور عزیزمان است. تربیت نیروهای متخصص متناسب با نیاز کشور و طبیعت چند جانبه‌ی این علم باعث می‌شود تا متخصصان بیومتریال با جمع کردن جنبه‌های مختلف علوم، بهترین راه حل‌های عملی را برای مشکلات پزشکی پیدا کنند.