سرامیک ها در بیولوژی و پزشکی (3)
مترجم : حبیب الله علیخانی
منبع : سایت راسخون
منبع : سایت راسخون
شیشه – سرامیک های بیواکتیو
ما می دانیم که شیشه – سرامیک ها بوسیله ی کریستالیزاسیون شیشه ها تولید می شوند.این کار بوسیله ی کریستالیزاسیون بوسیله ی عملیات حرارتی انجام می شود. برخی از شیشه – سرامیک ها ، ترکیباتی بیواکتیوهستند.رفتار این مواد در بدن بسیار شبیه به رفتار شیشه های بیواکتیو است.گفته می شود که این مواد پیوندی قوی با بافت ایجاد می کنند.سرابون A-W (Cerabone A-W)
این نوع شیشه – سرامیک از کریستالیزاسیون شیشه ای با ترکیب زیر تولید می شود.4.6% وزنی MgO، 44.7 % وزنی CaO ، 34%.O وزنی
کراویتال (ceravital)
این نام به تعدادی از ترکیبات مختلف شیشه و شیشه – سرامیک اشاره دارد که در دهه ی 1970 در آلمان تولید شدند. این نوع از شیشه سرامیک ها برای استفاده های پزشکی توسعه یافتند. تنها جایی که از این نوع شیشه – سرامیک ها به صورت بالینی استفاده می شود در جایگزینی استخوانهای کوچک درگوش میانی است. دراین کاربردها خواص مکانیکی ماده به حدی است که پروتز تنها می تواند حداقل نیروهای اعمالی را تحمل کند.بیووریت I(I bioverit)
این شیشه – سرامیک از دو فاز کریستالی دریک زمینه ی شیشه ای تشکیل شده است . جزء کریستالین حیاتی که باعث می شود این شیشه – سرامیک قابلیت ماشین کاری داشته باشد، میکاست. برای ایجاد خاصیت بیواکتیوی ، فاز دیگر پدید آمده دراین شیشه – سرامیک آپاتیت است. نوع ومیزان هر فاز به ترکیب شیشه ی اضافی بستگی دارد.هیدروکسی آپاتیت
خانواده ی مینرالی آپاتیت دارای فرمول عمومیهیدروکسی آپاتیت دارای کریستال های هگزا گونال است که ثوابت شبکه ای آن عبارتند از : a=o.9432nm و C=O.6881nm
یون های هیدروکسی درموقعیت های گوشه های صفحه ی اصلی ودر فاصله های مساوی در طول ستون هگزاگونال (موازی محور C ) قرار دارند. شش عدد از 10 یون کلسیم دوباره مثبت درسلول واحد با گروه های هیدروکسیل پیوند داده اند. یک گروه از این یون های
ممکن است در ساختار HA جانشینی هایی بوجود آید یون های جانشین به جای گروه های
1)فرم متراکم
2)فرم متخلخل
ما در ادامه به نحوه ی تولید این فرم ها وبرخی از کاربردهایشان اشاره می کنیم.
از بیشتر روش های مورد استفاده در ساخت سرامیک ها می توان برای ساخت آپاتیت متراکم (dense HA) استفاده کرد.ساده ترین روش تولید پرس خشک پودر HA است. در این روش فشار پرس 60-80MPa است. پودر مورد استفاده ممکن است . همچنین با مقدار کمی از یک بایندر مخلوط شود. بایندرهای مناسب برای این فرآیند یک درصد وزنی نشاسته ی غلات و آب ، اسید استریک (Steric acid) در الکل یا هیدروکربن های با وزن ملکولی پایین است. پس از پرس کردن ، سرامیک خام در اتمسفر هوا زینتر می شود. دمای زینترینگ بیش از 1300c° است. نمونه ها معمولاً چند ساعت در دمای ماکزیمم قرار داده می شوند تاعمل زینترینگ مناسب انجام شود.
با استفاده از تکنیک پرس ایزواستتیک ما می توانیم دانسیته ی مناسب را در دمای پایین تر بدست آوریم. (در دمای 900c° به جای 1300C° ). استفاده از دمای پایین تر درعمل زینترینگ نه تنها هزینه ی تولید را کاهش می دهد بلکه از بوجود آمدن سایر فازهای فسفات کلسیم نیز جلوگیری می کنند.
فرآیند پرس ایزواستاتیک گرم همچنین برای شکل دهی سرامیک های HA استفاده می شود. استفاده از این فرآیند موجب تشکیل بدنه های بادانسیته ی یکنواخت تری نسبت به بدنه های تولیدی با پرس تک محوری می شود. وبدنه هایی با استحکام مکانیکی بالاتر بوجود می آورد. معایب پرس گرم وپرس ایزواستاتیک گرم قیمت بالای ادوات آن هاست.
کاربردهای فراوانی برای هیدروکسی آپاتیت متراکم وجود دارد. این نوع آپاتیت به دوفرم بالک وذره ای کاربرد دارد. جدول 3 لیستی از کاربردهای آن آورده شده است. یکی از کاربردهای مهم این مواد در جایگزینی ریشه های دندان است. این امپلنت ها که کمک می کنند تا حفرات آلواره از بین نرود وحالت صورت تغییر نکند.
چندین روش برای تولید سرامیک های HA متخلخل وجود دارد. که بیشتر آنها روش هایی ابداعی هستند. در ادامه به برخی از این روش ها اشاره می کنیم:
زینترینگ پودر HA
دراین فرآیند پودر HA ویا یک مخلوط مناسب زینترینگ می شود. ذرات نفتالن مورد استفاده درمخلوط در طی فرآیند حرارت دهی تبخیر می شود. وتشکیل شبکه ای از تخلخل ها را در توده ی ماده می دهد. از روش های مشابهی در تهیه ی مواد متخلخل مختلف مانند فرم های شیشه ای استفاده می شود.تهیه ی یک ماده ی سیمانی
دراین روش مخلوطی از یک سیمان HA با گرانول های ساکاروز تهیه می شود. (این نوع سیمان ها بوسیله ی آب سخت می شوند) . دراین روش تخلخل ها پس از حل شدن ساکاروز در طی فرآیند گیرش سیمان بوجود می آیند. واکنش یک سیمان HA( درمحیط آبکی) که دراین روش استفاده می شوند در زیر آورده شده است:استفاده از یک الگوی طبیعی
روش استفاده از الگوی طبیعی (natural-template method) در سال 1974 بوجود آمده این روش می تواند در HA متخلخل تولید کند . یک الگوی مناسب برای این کار اسکلت مرجان دریایی است که از کلسیم کربنات تشکیل شده است. (یک چنین مرجان هایی در اقیانوس آرام جنوبی یافت می شوند.)در واکنش تولید HA واکنشی تبادلی میان گروه های کربنات و فسفات انجام می شود. واکنش می تواند به صورت زیر انجام شود:
منبع انگلیسی مقاله :ceramic materials/c.Barry Carter.m.Grant Norton
ادامه دارد...
تاریخ : شنبه 91/6/4 | 4:1 عصر | نویسنده : مهندس سجاد شفیعی | نظرات ()