Biyomedikal mühendisliği, sağlık hizmetlerinin ve tıbbi tedavilerin iyileştirilmesi amacıyla malzeme bilimi ve mühendislik ilkelerinin sağlık alanına entegre edildiği önemli bir disiplindir. Bu alandaki gelişmeler, hastaların tedavi süreçlerini daha etkili ve konforlu hale getirmenin yanı sıra sağlık profesyonellerine daha üstün araçlar sunma potansiyelini taşımaktadır. Şekil hafızalı alaşımlar, biyomedikal uygulamalarda bu ilerlemelerin merkezinde yer alarak çeşitli tıbbi prosedürlerde önemli bir rol üstlenmektedir. Şimdi bu uygulamaların en önemlilerinden birisi olan Nitinol uygulamalarından bahsedeceğim.
Şekil Hafızalı Alaşımların Temel Özellikleri
Şekil hafızalı alaşımlar, belirli bir sıcaklık aralığında yapısal değişiklikler gösteren ve şeklini hatırlayabilen özel alaşımlardır. Bu malzemeler genellikle nikel ve titanyum gibi elementlerin bir araya gelmesiyle oluşur. Şekil hafızalı alaşımlar hem şekil hafızası hem de süperelastik özelliklere sahiptir. Bu özellikler, biyomedikal uygulamalarda farklı alanlarda kullanılmalarını mümkün kılar.
Diş Hekimliği Uygulamaları
Şekil hafızalı alaşımlar, diş hekimliği alanında önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle ortodontik tedavilerde kullanılan teller, hastaların daha rahat bir tedavi süreci geçirmesine yardımcı olurken, uzun süreli ve sabit kuvvet uygulaması ile dişlerin düzeltilmesini sağlar. Aynı zamanda çene cerrahisinde kullanılan damak kemerleri ve ortodontik distrakterler, şekil hafızalı alaşımların esnekliği sayesinde hastaların tedavi süreçlerini kolaylaştırmaktadır.
Şekil 1: NiTi telin gerdirme anahtarları ile birlikte ortodontik tedavilerde kullanım şekillerinden bir tanesi
Kaynak: Dergipark
Ortopedi Uygulamaları
Şekil hafızalı alaşımlar, kemik kırıklarının tedavisi için de önemli bir rol oynamaktadır. Özellikle kemik içi çiviler, farklı sıcaklık koşullarında şekil değiştirerek kemikleri birleştirme ve iyileşmeyi hızlandırma işlevini görmektedir. Skolyoz gibi omurga sorunlarının tedavisinde de şekil hafızalı alaşımlardan üretilen bilezikler ve fiksatörler kullanılarak hastaların tedavi süreçleri daha etkili hale getirilmektedir.
Şekil 2: Şekil hafızalı alaşımdan imal edilmiş protez
Kaynak: Dergipark
Yukarıda gördüğünüz Kırık bölgesine vida yardımı ile uygulanan bir protezdir. Yukarıda gösterilen protez, kırık bölgesindeki kemiklerin düz tutulması için vida yardımı ile kemiklere tutturulur ve özellikle çene, yüz, burun vb. gibi dış alçılamanın zor olduğu bölgelerde kullanılabilir.
Cerrahi Uygulamalar
Endoskopik cerrahi, minimal invaziv bir yaklaşım sunarak hastaların daha hızlı iyileşmesini ve daha az komplikasyon yaşamasını sağlar. Şekil hafızalı alaşımlar, bu tür cerrahi uygulamalarda esneklik, kıvrılma yeteneği ve süperelastisite özellikleri ile kullanılır. Safra kanalı ve böbrek taşı çıkarma gibi prosedürlerde, NiTi (Nitinol) alaşımları ile tasarlanmış cihazlar sayesinde tedavi süreçleri daha etkili bir şekilde gerçekleştirilir.
Şekil 3: Nitinol stent ve damar içi uygulanması
Kaynak: Dergipark
Tıkanıklık olan bölgeye baloncuk vasıtasıyla büzülmüş olarak martenzit fazında yerleştirilen stent, vücut ısısı yardımı ile östenit fazına dönüştüğü zaman orijinal şeklini almakta ve genişlemektedir. Dolayısı ile tıkanıklık olan yer stent yardımı ile şekilde görüldüğü gibi açılmaktadır. Stent kullanım süresince vücut sıcaklığında kalacağından dolayı genişlemiş halini koruyacağından dolayı damar tıkanıklığı giderilmiş olacaktır.
Gelecekteki Potansiyel
Biyomedikal alandaki gelişmelerin bir sonucu olarak, şekil hafızalı alaşımların rolü daha da büyümektedir. Nanoteknoloji ve malzeme mühendisliği alanlarındaki ilerlemeler, bu alaşımların özelliklerinin daha da iyileştirilmesine ve yeni uygulama alanlarının keşfedilmesine olanak tanımaktadır. Özellikle özelleştirilmiş tedavi yaklaşımları ve hastalara uygun çözümler sunma konusunda şekil hafızalı alaşımların potansiyeli büyük bir önem taşımaktadır.
Biyomedikal uygulamalarda şekil hafızalı alaşımlar, esneklik, dayanıklılık ve şekil değiştirme yetenekleri ile dikkat çeken akıllı malzemelerdir. Diş hekimliği, ortopedi ve cerrahi gibi farklı alanlarda kullanılan bu alaşımlar, hastaların tedavi süreçlerini daha etkili, konforlu ve hızlı hale getirerek sağlık alanında önemli katkılar sağlamaktadır. Gelecekteki gelişmelerle birlikte bu akıllı malzemelerin uygulama alanlarının daha da genişleyeceği öngörülmektedir. Konuyla alakalı bir diğer yazım olan Madde ve Hafıza Buluştu: Nitinol ile Şekil Hafızalı Alaşımların Hikayesi‘ni okumanızı tavsiye ederim.
Kaynaklar
1. Akademik Makaleler
- Auricchio F, Boatti E, Conti M. 2015. SMA biomedical applications, Shape Memory Alloy Engineering, ButterworthHeinemann.
- Acar E, 2018. Şekil hafızalı alaşımların biyomedikal uygulamaları.
- Acar E, Oktay T.2018. Havacılık ve uzay uygulamalarında şekil hafızalı alaşımlar, Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, (7 /1), 335-349.
- Torrisi L and Di Marco G. 2000. Physical characterization of endodontic instruments in NiTi(Nitinol) alloy, in Proceedings of the International Symposium on Shape Memory Materials, Materials Science Forum, (327),75–78.
- Machado LG, Savi MA. 2002. Medical applications of shape memory alloys, Braz J Med Biol res (36 /6) 683-691.
2.Haberler ve İncelemeler
