Biokeramik
Aplikasi > Sifat mekanik dan komposisi

Biokeramik dimaksudkan untuk digunakan dalam sistem sirkulasi ekstrakorporeal (dialisis misalnya) atau bioreaktor rekayasa; Namun, paling umum sebagai implan. Keramik menunjukkan banyak aplikasi sebagai biomaterial karena sifat fisika-kimianya. Mereka memiliki keuntungan menjadi lengai dalam tubuh manusia, dan kekerasan serta ketahanannya terhadap abrasi membuatnya berguna untuk penggantian tulang dan gigi. Beberapa keramik juga memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap gesekan, menjadikannya berguna sebagai bahan pengganti untuk sendi yang tidak berfungsi. Properti seperti penampilan dan isolasi listrik juga menjadi perhatian untuk aplikasi biomedis tertentu.
Beberapa biokeramik memasukkan alumina (Al2O3) karena umurnya lebih panjang dari usia pasien. Bahan ini dapat digunakan dalam ossikel telinga bagian dalam, prostesis okular, isolasi listrik untuk alat pacu jantung, lubang kateter, dan dalam banyak prototipe sistem implan seperti pompa jantung.
Aluminosilikat umumnya digunakan dalam protesa gigi, murni atau komposit keramik-polimer. Komposit keramik-polimer adalah cara potensial untuk mengisi rongga menggantikan amalgam yang diduga memiliki efek toksik. Aluminosilikat juga memiliki struktur seperti kaca. Berlawanan dengan gigi tiruan dalam resin, warna keramik gigi tetap stabil. Zirkonia yang didoping dengan yttrium oksida telah diusulkan sebagai pengganti alumina untuk prostesis osteoartikular. Keuntungan utama adalah kekuatan yang lebih besar, dan ketahanan yang baik terhadap kelelahan material.
Karbon vitreus juga digunakan karena ringan, tahan aus, dan kompatibel dengan darah. Sebagian besar digunakan dalam penggantian katup jantung. Berlian dapat digunakan untuk aplikasi yang sama, tetapi dalam bentuk pelapis.
Keramik berbasis kalsium fosfat merupakan, saat ini, pengganti tulang yang lebih disukai dalam bedah ortopedi dan maksilofasial. Mereka mirip dengan fase mineral tulang dalam struktur dan / atau komposisi kimia. Bahan ini biasanya berpori, yang menyediakan antarmuka implan tulang yang baik karena peningkatan luas permukaan yang mendorong kolonisasi dan revaskularisasi sel. Selain itu, ia memiliki kekuatan mekanik yang lebih rendah dibandingkan dengan tulang, membuat implan sangat berpori sangat halus. Karena modulus keramik Young umumnya jauh lebih tinggi daripada jaringan tulang, implan dapat menyebabkan tekanan mekanis pada antarmuka tulang. Kalsium fosfat yang biasanya ditemukan dalam biokeramik termasuk hidroksiapatit (HAP) Ca10(PO4)6(OH)2 ; trikalsium fosfat β (β TCP): Ca3(PO4)2 ; dan campuran HAP dan β TCP.
Tabel 1: Aplikasi Biokeramik
| Perangkat | Fungsi | Biomaterial |
| --- | --- | --- |
| Pinggul buatan total, lutut, bahu, siku, pergelangan tangan | Merekonstruksi sendi reumatik atau patah | Alumina densitas tinggi, pelapis bioglass logam |
| Pelat tulang, sekrup, kabel | Memperbaiki patah tulang | Komposit serat bioglass-logam, komposit serat Polisulfon-karbon |
| Paku intramedulla | Menyejajarkan patah tulang | Komposit serat bioglass-logam, komposit serat Polisulfon-karbon |
| Batang Harrington | Membenarkan lengkungan tulang belakang kronis | Komposit serat bioglass-logam, komposit serat Polisulfon-karbon |
| Anggota tubuh tiruan yang ditanamkan secara permanen | Mengganti tungkai yang hilang | Komposit serat bioglass-logam, komposit serat Polisulfon-karbon |
| Spacer Vertebra dan ekstensor | Membenarkan kelainan bawaan | Al2O3 |
| Fusi tulang belakang | Immobilisasi vertebra untuk melindungi sumsum tulang belakang | Bioglass |
| Penggantian tulang alveolar, rekonstruksi mandibula | Mengembalikan ridge alveolar untuk meningkatkan kesesuaian gigitiruan | Politetra fluro etilena (PTFE) - komposit karbon,  Al2O3 berpori, Bioglass, apatit padat |
| Mengakhiri implan pengganti gigi osseus | Mengganti gigi yang sakit, rusak atau kendor | Al2O3, Bioglass, hidroksiapatit padat, karbon vitreous |
| Jangkar ortodontik | Menyediakan posting untuk aplikasi stres yang diperlukan untuk mengubah kelainan | Bioglass-dilapisi Al2O3, vitallium dilapisi Bioglass |
Tabel 2: Sifat Mekanis Biomaterial Keramik
| Bahan | Young's Modulus (GPa) | CompressiveStrength (MPa) | Kekuatan ikatan (GPa) | Kekerasan | Kepadatan (g / cm 3 ) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Inert Al 2 O 3 | 380 | 4000 | 300-400 | 2000-3000 (HV) | > 3.9 |
| ZrO 2 (PS) | 150-200 | 2000 | 200-500 | 1000-3000 (HV) | ≈6.0 |
| Grafit | 20-25 | 138 | NA | NA | 1.5-1.9 |
| (LTI) Karbon Pirolitik | 17-28 | 900 | 270-500 | NA | 1.7-2.2 |
| Karbon Vitreus | 24-31 | 172 | 70-207 | 150-200 (DPH) | 1.4-1.6 |
| HAP bioaktif | 73-117 | 600 | 120 | 350 | 3.1 |
| Bioglass | ≈75 | 1000 | 50 | NA | 2.5 |
| AW Glass Ceramic | 118 | 1080 | 215 | 680 | 2.8 |
| Tulang | 3-30 | 130-180 | 60-160 | NA | NA |