Biomateriale Metalice Lic

download Biomateriale Metalice Lic

of 16

  • date post

    28-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    222
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Biomateriale Metalice Lic

  • 7/25/2019 Biomateriale Metalice Lic

    1/16

    Biomateriale metalice scurt istoric

    tiina biomaterialelor este tiina care se ocup cu interaciunile dintreorganismele vii i materiale, iar biomaterialele ca fiind orice substan sau combinaiede substan, de origine natural sau sintetic, care poate fi folosit pe o perioad detimp bine determinat, ca un ntreg sau ca o parte component a unui sistem caretrateaz, grbete, sau nlocuiete un esut, organ sau o funcie a organismuluiuman( illiams !""#$% &stfel s'a nscut tiina biomaterialelor cu un vocabular medicali tiinific mbogit de noi termeni, destinai definirii interaciunii ntre un organism viu sun material% rtopedia, c)irurgia estetica, oftamologia, c)irurgia ma*io'facial, cardiologia, urologiasi neurologia i practic toate specialitile medicale nu numr mai puin de + deproduse diferite i ! - din activitile medicale necesit utilizarea de biomateriale n

    scopuri de. diagnosticare, prevenie i terapie/in categoria biomaterialelor folosite pentru realizarea implanturilor i adispozitivelor medicale fac parte urmtoarele materiale. polimerii, metalele, ceramicelei compozitele%0etalele sunt unele dintre cele mai folosite biomateriale n cazul implanturilor ortopedice, i nu numai% &cestea sunt cunoscute pentru rezistena mare la uzur,ductibilitate i duritate ridicat% 1el mai des folosite metale pentru realizareaimplanturilor sunt oelurile ino*idabile, alia2ele de cobalt'crom'molibden, titanul i alia2elde titan% 3itanul i alia2ele acestuia sunt folosite cu precdere la realizarea implanturilor ortopedice datorit faptului c proprietile mecanice ale acestuia sunt asemntoare cu

    cele ale esutului osos%4rincipalele dezavanta2e al acestor metale sunt rigiditatea ridicat pe care o au ncomparaie cu esuturile gazd, precum i tendina acestora de a crea artefacte n cazulprocedeelor de diagnosticare avansate (investigarea cu computerul tomografic irezonan magnetic$%

    5tilizarea dispozitivelor artificiale n medicina uman i gsete nceputurile cuc6teva mii de ani n urm, ns succese importante din punct de vedere clinic au fostobinute doar n ultimul secol%

    7ecole la r6nd medicii au utilizat ndeprtarea esuturilor afectate de diverse bolisau traumatisme ca ultim soluie de meninere n via a pacienilor% 1u circa patrudecenii n urm s'a produs prima sc)imbare ma2or n asistena medical prin trecereade la ndeprtarea esuturilor afectate la nlocuirea acestora cu dispozitive artificiale%

    Biomaterialele utilizate iniial pentru fabricarea dispozitivelor implantabile, ncontact cu elemente ale sistemelor biologice, au fost materiale de uz general, care au ndeplinit ntr'o msur mai mare sau mai mic cerinele specifice domeniul medical,fiind cunoscute ca biomateriale de prim generaie% &ceste biomateriale combincapacitatea de a fi tolerate de organism cu unele proprieti de materialcorespunztoare aplicaiei medicale% 8n ultimii ani au aprut biomaterialele de a douageneraie, care sunt sintetizate av6nd n vedere e*istena i controlul proceselor fizice,

  • 7/25/2019 Biomateriale Metalice Lic

    2/16

    c)imice i biologice de la interfaa implant9esut, astfel nc6t procesele celulare normales fie stimulate%

    Biomaterialele metalice sunt utilizate n diverse aplicaii dintre care maiimportante sunt cele ortopedice, dentare i cardiovasculare% :*ist trei tipuri de materialmetalice nenobile biocompatibile. oelul ino*idabil ;!

  • 7/25/2019 Biomateriale Metalice Lic

    3/16

    Propriet ile biomaterialelor metalice

    4roprietile materialelor sunt guvernate direct c)iar de structura lor% =a nivelatomic, metalele sunt formate din ioni pozitivi, aflai n interiorul norului de electroniliberi% &cest nivel atomic este responsabil pentru caracteristicile i proprietile distincte

    ale metalelor% =egturile metalice permit atomilor s se autoaran2eze ntr'o anumitordine, s se repete i s se organizeze ntr'un model cristalin tridimensional% :lectroniiliberi sunt responsabili pentru proprietile electrice i de conductibilitate termic ametalelor% /atorit faptului c legturilor interatomice din structura metalelor nu suntspaial orientate, atomii aflaii la captul straturilor pot aluneca de pe un strat pe altuld6nd astfel natere deformaiei plastice%

    4roprietile c)imice ale metalelor depind tot de natura legturilor lor atomice% 1uc6t legturile dintre atomi sunt mai puternice, i greu de rupt, cu at6t materialul este maiinactiv%/eoarece interaciunea dintre esutul uman i biomaterial are loc la nivelul interfeeidintre cele dou componente, proprietile suprafeei materialului implantat sunt de

    mare importan% 0etalele n stare pur sunt mai rar utilizate, alia2ele acestora fiind maides folosite datorit faptului c mbuntesc unele dintre proprieti, cum ar firezistena la coroziune i duritatea% 3rei grupe de materiale domin grupabiomaterialelor metalice. oelurile ino*idabile ;!< =, alia2ele de cobalt'crom'molibden ititanul pur sau alia2e de titan (tabelul !$%

    4rimul tip de oel ino*idabil folosit n implanturi a fost oelul de vanadiu (!?'?@a$,dar rezistena la coroziune a acestuia nu a fost prea bun% 4entru a'i mri rezistena lacoroziune, n compoziia acestuia s'a adugat molibden (!?'?0o$, care mai t6rziu adevenit oelul ino*idabil ;!

  • 7/25/2019 Biomateriale Metalice Lic

    4/16

    4 , ;- ' ' ,!;-7 , ;- ' ' '7i , A !- ' '3i ' ' ponderat '@ ' ' ' ponderat

    ' ' ' ;,A'+,A-

    itanul folosit ca biomaterial

    4rimele ncercri de utilizare atitanului n implanturile medicale dateaz din anii!"; % Ereutatea uoar (+,A g9cm;$ precum i proprietile mecano'c)imice forte buneale titanului, fac din acesta un material foarte utilizat n cazul implanturilor ortopedice%:*ist patru categorii de titan folosite n aplicaiile medicale% /eosebirile dintre ele suntdate de impuriti ca. o*igen, fier i nitrogen% 8n particular, o*igenul are o bun influen

    n cazul ductibilitii i rezistenei mecanice% 4e l6ng componentele prezentate mai susse mai folosesc i alte componente ca. )idrogenul i carbonul ( , !A- i respectiv,!-$% /e asemenea titanul are o rezisten foarte mare la coroziune, datorit formrii

    unui strat de o*id de titan (3i #$ pe suprafaa acestuia% &ceast pelicul producegrbirea procesului de osteointegrare, proces prin care esutul osos ader la suprafaaimplantului fr apariia inflamaiei cronice%

    /ezavanta2ele titanului includ o rezisten la forfecare relativ mic, rezistenmic la uzur i dificulti n procesul de fabricaie%

    8n tabelul # sunt redate cele mai importante proprieti mecanice alebiomaterialelor metalice folosite mai des n aplicaiile medicale%

    abelul ! Proprietile mecanice ale celor mai folosite biomateriale metalice

    4roprieti elino*idabil

    &lia2 1o'1r 3itan &lia2 3i'

  • 7/25/2019 Biomateriale Metalice Lic

    5/16

    0odulul de elasticitate al materialelor prezentate este de cel puin apte ori maimare dec6t cel al esutului osos% &ceast neconcordan poate duce la apariiafenomenului de supraconsolidare, o stare caracterizat prin reabsorbia osoas nvecintatea implantului% 1omplicaiile clinice apar datorit faptului c cea mai mare

    parte din solicitarea mecanic este preluat de ctre implant, priv6nd esutul osos destimularea mecanic necesar procesului de )omeostaz% 4roprietile mecanice aleunui implant depind nu numai de tipul materialului folosit dar i de procesul defabricaie, tratamentele termice i mecanice put6nd sc)imba microstructura materialului%/e e*emplu, n cazul prelucrrii la rece (for2are sau cilindrare$, deformrile rezultate ducla o cretere a duritii i a rezistenei materialului, dar din pcate scade ductibilitatea icrete reactivitatea c)imic%

    itanul i alia"ele sale folosite n medicin

    Biomaterialelor metalice au fost utilizate n principal pentru fabricarea

    dispozitivelor medicale pentru nlocuirea esuturilor dure, cum ar fi articulaiile artificialede sold , placi osoase i implanturi dentare, deoarece acestea sunt foarte sigure dinpunct de vedere al performanelor mecanice% &ceast tendin este de ateptat scontinue% 0ai mult, oeluri ino*idabile, alia2elor 1o, i 3i i alia2ele sale (denumit continuare alia2e de titan$ sunt utilizate n principal la fabricarea de biomaterialemetalice /e c6nd se cunoa te c alia2ele de 3i au cea mai buna biocompatibilitate,cercetarea i dezvoltarea sistemului de biomateriale bazat pe 3i a fost urmarit cu mareinteres n zona biomaterialelor metalice%

    /eoarece c)iar i alia2ele de titan, care sunt e*trem de biocompatibile, nu suntbioactive, cercetri considerabile s'au efectuat pe studiul modificrii suprafeelor ceramicii bioactive cu scopul de a studia pe viitor biocompatibilitatea acestor materiale%

    >oarte recent, au nceput cercetri ale suprafeelor modificate de polimeri a alia2elor detitan prin legturile c)imice, n scopul de a mri biofunc ionalitatea %:ste de ateptat ca cercetrile privind cre terea biofunctionalit ii biomaterialelor

    metalice prin topirea i omogenizarea lor cu ceramica, polimeri, sau ambele, n funciede scopul dorit, importana acordat acestui subiect va crete%

    1ele mai multe cercetri asupra biomaterialelor de titan se fac concentr6ndu'sepe alia2e de titan deoarece variabilele de prelucrare pot fi controlate pentru a producerezultate selectateK proprieti mbuntite, cum ar fi modul redus de elasticitate,rezisten sporit la coroziune, i rspunsul esuturilor mbuntite sunt posibile ncomparaie cu alia2e de tip LMNO%4rin urmare, alia2el de N titan compus din elemente non'to*ice, cum ar fi Db, 3a, Pr, 0o,

    i 7n av6nd modulul de elasticitate inferior i rezisten mai mare ar trebui s fie din cein ce mai mult dezvoltate%

    itan comercial pur i alia"e de titan

    8n ultimii ani, titanul i alia2ele sale au nceput s fie folosite pe scar foarte largca biomateriale metalice% 8n afar de alia2ul 3i

  • 7/25/2019 Biomateriale Metalice Lic

    6/16

    dezvoltat n mod s