Kim cương là người bạn tốt nhất của bác sỹ

Phát biểu tại một hội nghị, Nhà nghiên cứu Joe Franks ở trường Đại học Brunel đã mô tả một phương pháp phủ plastic, kim loại và chất tạo keo bằng một vật liệu cácbon dạng kim cương. Theo Franks, phát minh này sẽ có những ứng dụng quan trọng trong ngành hàng không, kỹ thuật và y học.

Tiến sỹ Joe Franks đã tiết lộ làm thế nào mà các mô cấy y học và các bộ phận gia công có thể được bọc bằng một lớp vật liệu cácbon dạng kim cương (DLC) để khiến cho chúng chống chịu mòn tốt hơn, làm giảm độ ma sát giữa các bộ phận và bảo vệ độ ăn mòn và có trọng lượng nhẹ. Quan trọng hơn, vật liệu DLC, không giống như các lớp bọc khác, có thể được làm lắng trên một bề mặt mà không phải nung nóng lên tới hàng trăm độ. Điều này có nghĩa là các chất dẻo, cũng như kim loại và gốm có thể được bọc bằng DCL. Nhóm nghiên cứu Brunel đã phát triển những lớp bọc DLC mới cho các ứng dụng y sinh và cơ khí. Các ứng dụng cơ khí bao gồm những lớp bọc cho các mũi khoan và các vật liệu mài mòn; đối với các ứng dụng gia công gồm các vật chèn ống lót khía rãnh cácbua vônfram không bịt kín, ngoài ra còn có những bộ phận tự động, độ ma sát thấp hơn có hiệu quả về mặt nhiên liệu hơn.

Các lớp bọc DLC cũng rất tương thích về mặt sinh học và không giống như những dạng lớp bọc khác chúng không kích thích sự đông lại của máu. Fanks báo cáo rằng họ đã tiến hành cấy ghép những mô được phủ bằng DLC ở đầu gối ở Bệnh viện Phẫu thuật chỉnh hình Hoàng gia (RNOH) cho các bệnh nhân dị ứng với kim loại. Ông cho biết, nhóm cũng đã phát triển những lớp bọc có thể được sử dụng cho các ống thông đường tiểu và rất nhiều mô cấy y học đâm xuyên qua da. Lớp bọc này rất quan trọng bởi vì nó ngăn ngừa vi khuẩn xâm nhập vào mô, ví dụ như vi khuẩn MRSA.

DLC được sản xuất lần đầu tiên vào năm 1971 trong một khoang chân không bằng cách sử dụng một phương pháp kỹ thuật tốn kém gồm việc phun các nguyên tử cácbon tích điện lên một bề mặt cần bọc. Những kỹ thuật sau này được cải tiến từ kỹ thuật đó. Tuy nhiên, Fanks và đồng nghiệp đã phát triển một phương pháp còn hiệu quả hơn, được gọi là “Lắng đọng hơi hóa chất được hỗ trợ bằng plasma”. Bộ phận cần được bọc được đặt trong một khoang chân không trên một điện cực được nối với một máy phát sóng vô tuyến năng lượng cao. Một khí hydrô cácbon, ví dụ như khí mêtan hay khí tự nhiên, được bơm vào khoang và các sóng vô tuyến “xé” các phân tử hyđrô cácbon và lấy các electron khỏi các nguyên tử cácbon của chúng để tạo ra các ion cácbon tích điện dương. Chúng bị hút về bộ phận tích điện âm để tạo ra lớp bọc. Franks giải thích, tiến bộ của phương pháp này là plasma bị ion hóa bao bọc lấy bộ phận, điều này có nghĩa là không cần phải thao tác bên trong khoang để tạo ra lớp bọc đồng đều cuối cùng. Có thể làm biến đổi năng lượng ion bằng cách biến đổi thành phần của các khí trong khoang để làm thay đổi các tính chất của lớp bọc. Franks và đồng nghiệp đang làm việc với những phương pháp để tạo ra lớp bọc cho những ứng dụng chuyên biệt. Ví dụ, một DLC tốt nhất cho các bộ phận giả ở đầu gối không cần thiết phải giống như bộ phận để tạo ra một huyết mạch nhân tạo. Thực vậy, các nhà nghiên cứu Brunel đang phát triển các lớp bọc DLC để kết hợp với collagen bị hyđrát hóa, đây là một protein tự nhiên có trong cơ thể, được sử dụng để tạo ra các huyết mạch tim nhân tạo. Bởi vì collagen có thể được kết hợp vào cơ thể tự nhiên hơn là các vật liệu tổng hợp, nên mô ghép này sẽ thành công hơn. Kết hợp nó với DLC cho phép máu lưu thông mà không khiến cho nó bị đông lại. Franks bổ sung thêm, collagen có thể được sử dụng làm mô ghép và trong các ca phẫu thuật thay thế. Tuy nhiên, do nó xốp nên có thể khiến cho bộ phận thay thế bị thoái hóa bởi các chất axit hay kiềm có trong cơ thể. Nhược điểm này sẽ được xóa bỏ bằng cách sử dụng một lớp bọc DLC có tính trơ về mặt hóa chất và hình thành nên một lớp cô đặc tự động bao quanh nó, một lớp lá chắn chống hóa chất đã được hình thành một cách hữu hiệu.

Nguồn: Eurekalert, 19/9/2005