Alümina Seramiklerin Uygulamaları
Seramikler, diş ve kemiklerdeki kusurları doldurmak, kemik nakillerini, kırıkları veya kemiklere protezleri sabitlemek ve hastalıklı dokuları değiştirmek için biyomalzeme olarak kullanılır. Bunlara biyoseramik denir. Yüksek mukavemet, aşınma direnci, daha yüksek sıkıştırma ve eğilme mukavemeti ve yüksek biyouyumluluk gibi mükemmel özellikleri nedeniyle tıbbi alanda yaygın olarak kullanılırlar.
Alümina seramik kavramı geniş bir yelpazeyi kapsar. Saf alümina seramiklere ek olarak, %45’ten fazla alümina içeriğine sahip herhangi bir seramik malzeme alümina seramik olarak adlandırılabilir. Alümina seramikler birçok izomorf ve heteromorfik kristale sahiptir, ancak en yaygın olarak kullanılanlar yalnızca α-Al2O3 ve γ-Al2O3’tür. Farklı kristal yapıları nedeniyle farklı özelliklere sahiptirler. Bunlar arasında, korindon olarak da bilinen α-Al2O3, yüksek mekanik mukavemet, yüksek sıcaklık direnci ve korozyon direncine sahip alümina seramiklerin ana kristal fazıdır.
Yapay Eklemlerde Alümina Seramiklerinin Uygulanması
Yüksek saflıkta alümina seramikleri çok düşük sürtünme katsayısına, yüksek sertliğe ve iyi ıslanabilirliğe sahiptir ve bu da onları eklem sürtünme yüzeyleri olarak kullanılmaya çok uygun hale getirir. Tıbbi alanda yalnızca yüksek saflıkta alümina kullanılabilir ve cam tanecik sınır fazları oluşturabilen safsızlıklar (silis, metal silikatlar ve alkali metal oksitler gibi) %0,1 ağırlıktan az olmalıdır, çünkü bu tür safsızlıkların bozunması çatlakların ortaya çıkacağı gerilim yoğunlaşma bölgelerine yol açacaktır. Çalışmalar, uygun sinterleme parametrelerinin (sıcaklık, zaman, ısıtma/soğutma oranları) ve doping katkı maddelerinin (magnezyum oksit, zirkonyum oksit ve krom oksit gibi) seçilmesiyle alüminanın tanecik boyutunun ve gözenekliliğinin kontrol edilebileceğini ve alüminanın tokluğunun ve kırılma mukavemetinin etkili bir şekilde iyileştirilebileceğini bulmuştur.
Zirkonyum oksit ve alüminadan oluşan kompozit malzemelere zirkonyum oksitle sertleştirilmiş alümina (ZTA) veya alümina ile sertleştirilmiş zirkonyum (ATZ) denir ve bunlar yapay eklem malzemelerinde de önemli bir rol oynar. Bu iki kompozit malzeme, ana bileşenlerin içeriğine bağlıdır. Bu kompozit malzemeler, zirkonyum oksidin sertleştirme yeteneğini, alüminanın düşük sıcaklıktaki biyolojik sıvılarda bozulmaya karşı düşük duyarlılığıyla birleştirir. Malzemenin tasarım gereksinimlerine göre, yüksek kırılma tokluğu gerektiğinde ATZ kullanılabilirken, sertlik gerektiğinde ZTA kullanılabilir. ZTA eklem yatak yüzeylerinin aşınma direncinde daha büyük avantajlara sahip olduğunu gösteren yeterli klinik veri yoktur. Çalışmalar, ZTA ve zirkonyum oksit bazlı sertleştirilmiş alüminanın (ZPTA) eklem cerrahisinde uygulanmasının ATZ’den çok daha fazla olduğunu göstermiştir.
Ağız Restorasyonunda Alümina Seramiklerinin Uygulanması
Alümina seramikler, gerçek dişlerle aynı ışık geçirgenliğine ve renge sahiptir ve hafif toksiktir. Alümina seramikler, pulpa üzerindeki soğuk ve sıcak yiyeceklerin uyarılmasını azaltan önemli ölçüde düşük termal iletkenliğe sahiptir. Zirkonyum seramikler aşınmaya, korozyona ve yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır ve renkleri gerçek dişlerinkine benzerdir. Diş restorasyonu için uygundur ve yüksek mukavemete sahiptir. Alümina seramik malzemelerin fiziksel bileşimine ve farklı üretim süreçlerine göre, tüm seramik restorasyon alanında kullanılan alümina seramikler aşağıdaki kategorilere ayrılabilir:
(1) Cam infiltrasyon alümina seramikleri
Cam infiltrasyonu, tam adı bulamaç kaplama cam infiltrasyon yöntemidir. Matris malzemesi olarak alümina gözenekli bir yapı sunar ve renklendiriciler içeren lantan-borosilikat cam içine nüfuz eder. Şekillendirildikten sonra, alümina kristal fazlarının ve cam kristal fazlarının birbirine nüfuz ettiği bir mikro yapıya sahiptir.
(2) Yüksek saflıkta yoğun sinterlenmiş tüm alümina seramikleri
%99,9 saflıkta alüminadan oluşur. Alümina tozu büyük basınç altında yeşil bir gövdeye preslenir (kuru presleme) ve ardından sinterlenir. Basınçla şekillendirme yöntemi alümina seramiklere yüksek yoğunluk ve düşük gözeneklilik kazandırır.
(3) Cam infiltreli zirkonyumla sertleştirilmiş alümina seramikler
Bu seramik türü, cam infiltreli alümina seramik tozuna %35 oranında kısmen stabilize edilmiş zirkonyum eklenerek oluşturulur. Oluşturulan malzemenin içinde eşit şekilde dağıtılmış tetragonal zirkonyum gözlemlenebilir.
Bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, alümina biyoseramik malzemeler tıbbi alanda giderek daha yaygın bir şekilde kullanılıyor ve bunlar üzerindeki araştırmalar daha yüksek katma değere ve daha fazla beklentiye sahip yeni tıbbi yönlere doğru ilerleyecek.