Clasificación de las biocerámicas
Cerámicas bioinertes
Las cerámicas bioinertes se refieren principalmente a materiales cerámicos con propiedades químicas estables y buena biocompatibilidad. Como alúmina, circonio y materiales de carbono médicos. Estos materiales cerámicos tienen una estructura relativamente estable, fuertes enlaces intermoleculares, alta resistencia, resistencia al desgaste y buena estabilidad química.
1. Biocerámicas de alúmina
La alúmina monocristalina tiene una alta resistencia a la flexión en la dirección del eje C, buena resistencia al desgaste y al calor y se puede fijar directamente al hueso. Se ha utilizado como huesos artificiales, raíces de dientes, articulaciones y pernos. Y los pernos no se oxidarán ni disolverán iones nocivos. A diferencia de los pernos metálicos, no es necesario retirarlo del cuerpo. A finales de la década de 1960, se utilizaba ampliamente en la reparación de tejidos duros. Desde la década de 1970 hasta mediados de la de 1980, muchos países del mundo, como Estados Unidos, Japón, Suiza y otros países, llevaron a cabo extensas investigaciones y aplicaciones sobre cerámicas de óxido, especialmente biocerámicas de alúmina. Dado que las cerámicas de alúmina forman una membrana fibrosa extremadamente delgada en la superficie después de ser implantadas en el cuerpo humano, no hay reacción química en la interfaz. Se utiliza principalmente para la reducción y reparación total de la cadera y la conexión del fémur y la articulación de la cadera. La alúmina monocristalina producida mediante el método de fusión por llama tiene alta resistencia y buena resistencia al desgaste, y puede procesarse finamente para fabricar raíces de dientes artificiales, fijadores de fracturas, etc. El óxido de aluminio policristalino, también conocido como corindón, tiene una alta resistencia y se utiliza para fabricar articulaciones artificiales de cadera, huesos artificiales, raíces de dientes artificiales y articulaciones. Las propiedades mecánicas de las cerámicas de alúmina monocristalina son mejores que las de la alúmina policristalina y son adecuadas para piezas con requisitos de carga pesada y alta resistencia al desgaste. Sin embargo, su desventaja es que son difíciles de procesar. La cerámica china puede cumplir con los estándares ISO en investigación de laboratorio, pero todavía existe una brecha en la aplicación clínica y los materiales no cumplen con los estándares ISO.
Requisitos de la Organización Internacional de Normalización (ISO) para implantes médicos de alúmina. Propiedades físicas de las cerámicas de alúmina.
6474 Cerámica de circonio hueso denso fracción de masa de hueso esponjoso/alúmina>: 99,8 alúmina > 99,5 circonio. > 97 Densidad/(g·cm-3) > 3,93 gt; 3,90 6,05 1,6-2,1 Tamaño medio de partícula/mm-3 3-6; 2000 1300 Resistencia a la compresión/MPa 45002000 100 -230 2-12 Resistencia a la flexión/MPa 595 > 400 1000 50-150 Módulo de Young/GPa 400150 7-30 0 0,05-0,5 Fractura k/(MPa M1/2
1. Método de tracción
Es decir, poner las materias primas en el crisol, coloque el crisol en el horno monocristalino, derrita completamente las materias primas mediante calentamiento y sumerja el cristal semilla instalado en la varilla del cristal semilla en la masa fundida y la superficie del líquido, controle con precisión y ajuste la temperatura, lentamente. tire de la varilla de semilla hacia arriba y gírela a una cierta velocidad, para llevar a cabo continuamente el proceso de cristalización en la interfaz sólido-líquido hasta que el crecimiento del cristal alcance una longitud predeterminada. La velocidad de tirar de la varilla de semilla es de 1,0-4 mm/. min, la velocidad de rotación del crisol es de 10 rpm y la velocidad de rotación de la varilla de semilla es de 25 rpm.
b. Método de modo guiado
El método EFG se utiliza para cultivar materiales monocristalinos. En la masa fundida, se coloca debajo de la superficie superior un molde hueco con la misma forma de sección transversal que el cristal a crecer como molde guía. El material utilizado en el molde debe poder humedecer completamente la masa fundida sin reaccionar debido a la capilaridad. fenómenos. /p>
C. Método de crecimiento por deposición química en fase vapor
Los hidróxidos metálicos, haluros o compuestos orgánicos metálicos se vaporizan en una fase gaseosa, o se utiliza un gas apropiado como portador y se transporta a una fase inferior. área de temperatura para la condensación y se deposita sobre un sustrato determinado a través de una reacción química para formar un cristal de película delgada.
d.Método de fusión por llama
Coloque las materias primas en la tolva, caiga. a través de la boquilla de llama de hidrógeno-oxígeno invertida, se funde y se deposita en la columna de soporte refractario en el horno de mantenimiento para formar una capa fundida y luego cae. Cristalización simultánea de las columnas de soporte. Este método tiene las ventajas de un rápido crecimiento de los cristales, un proceso simple y. no requiere costosos crisoles ni recipientes de iridio, por lo que es más económico para la aplicación clínica de alúmina monocristalina.
En comparación con la cerámica policristalina de alúmina, tiene mayor resistencia mecánica y no es fácil de romper. También se puede utilizar como material de fijación para huesos lesionados. Se utiliza principalmente para fabricar tornillos para huesos artificiales, que son más resistentes que los materiales metálicos. Se puede procesar en varios dientes de tamaño pequeño y alta resistencia. Debido a que el monocristal de óxido de aluminio tiene buena afinidad y una fuerte fuerza de unión con la proteína humana, es beneficioso para la adhesión de la mucosa de las encías y los materiales heterodentales.
2. Cerámicas de circonio
Las biocerámicas de óxido de circonio son cerámicas biológicamente inertes con circonio como componente principal. Tienen las características de alta tenacidad a la fractura, alta resistencia a la fractura y bajo módulo elástico. El óxido de circonio (ZrO2_2) tiene una alta estabilidad química y térmica (Tm=2953K), es inerte en un entorno fisiológico y tiene buena biocompatibilidad. La circona pura tiene tres alótropos, que pueden sufrir una transformación cristalina (cambio de fase) bajo ciertas condiciones. Bajo la acción de una fuerza externa, el proceso de transformación de la fase T a la fase M requiere la absorción de alta energía para relajar la tensión en la punta de la grieta, aumentar la resistencia a la difusión de la grieta y endurecerla, por lo que tiene una tenacidad a la fractura muy alta.
La circona parcialmente estabilizada, como la alúmina, tiene buena biocompatibilidad, alta estabilidad en el cuerpo humano y mayor tenacidad a la fractura y resistencia al desgaste que la alúmina, lo que es beneficioso para reducir el tamaño de los implantes y lograr una baja fricción y desgaste. . Se puede utilizar para fabricar raíces de dientes, huesos, articulaciones femorales, huesos artificiales cerámicos compuestos, válvulas, etc. Los científicos de Shanghai también desarrollaron con éxito materiales de recubrimiento de circonio pulverizado con plasma para articulaciones óseas artificiales y ganaron el Premio Nacional de Invención.
(Comparación de rendimiento de cerámicas de alúmina y circonio para implantación quirúrgica) Densidad de alúmina y circonio (g/cm) 3,98 6,05 Tamaño de partícula (mm) 3,6 0,2-0,4 Resistencia a la flexión (MPa) 595 1000 Resistencia a la compresión ( MPa) 4200 2000 Módulo de Young (GPa). 400 150 Dureza (HV) 2400 1200 Dureza a la fractura KIC (MN/m) 5 7 Proceso de preparación de cerámicas de circonio: El circonio SiO 4 es rico en recursos naturales. El polvo de circonio puro se puede preparar mediante métodos químicos, añadiendo fundente y un auxiliar modificador adecuado. Materiales, tras el moldeo y sinterización se obtienen cerámicas de circonio.
Aplicaciones biomédicas: basada en la excelente biocompatibilidad, buena tenacidad a la fractura, alta resistencia a la fractura y bajo módulo elástico de las cerámicas de circonio, es adecuada para fabricar materiales que necesitan soportar un alto esfuerzo cortante. La tasa de desgaste de circonio/zirconia es 5000 veces mayor que la de alúmina/alúmina. Sin embargo, una vez formado el par de fricción oxidación/UHMWPE, muestra buenas propiedades de fricción y desgaste.
3. Biomateriales de carbono
El carbono está ampliamente distribuido en la naturaleza, incluido el carbono elemental, pero más a menudo en forma de compuestos. El elemento carbono tiene muchos alótropos, principalmente estructura de diamante, estructura de grafito y estructura amorfa. El carbono es un material biológicamente inerte con buena estabilidad química, no toxicidad, buena afinidad con los tejidos humanos y sin reacción de rechazo en el cuerpo humano. En particular, el carbono amorfo tiene excelentes propiedades mecánicas y sus propiedades se pueden cambiar ajustando su composición y estructura para cumplir con los diferentes requisitos de aplicación. Aunque el carbono amorfo no forma enlaces químicos con el tejido humano, permite que el tejido blando humano crezca en los espacios del carbono para formar un enlace fuerte, y el tejido blando humano alrededor del carbono se puede regenerar rápidamente. Se ha sugerido que el carbono amorfo puede inducir el crecimiento de tejidos. Debido a la composición superficial y estructura únicas del carbono amorfo, la coagulación causada por la exposición prolongada a la sangre es muy pequeña y no induce trombosis, por lo que se usa ampliamente como material cardiovascular.
El carbono amorfo comúnmente utilizado en medicina incluye: carbono isotrópico de baja temperatura, carbono vítreo, carbono isotrópico de temperatura ultrabaja, carbono tipo diamante y materiales de carbono compuestos reforzados con fibra de carbono.
A. El carbono pirolítico isotrópico de baja temperatura (LTIC), el carbono vítreo (carbono vítreo) y el carbono isotrópico de temperatura ultrabaja (ULTIC) son todos una red desordenada, denominada colectivamente carbono de capa de turbina. La microestructura del carbono turboestrático está desordenada y parece muy compleja, pero en realidad es similar a la estructura del grafito. Desde la perspectiva de los materiales biomédicos, la característica más importante del carbono de la capa de turbina es su excelente biocompatibilidad celular y sus propiedades anticoagulantes, especialmente LTIC y ULTIC.
(Propiedades del material de carbono de la capa de turbina) La densidad de carbono (g/cm) del carbono de vidrio de grafito policristalino LTI ULTI es 1,5-1,8 1,7-2,2 1,4-1,6 1,5-2,2 tamaño de partícula (. 15- 250 3-5 1-48-15 Coeficiente de expansión (10/k) 0,5-5,05-62-6-Dureza Vickers (DPH) 50-120 230-370 150-200 150-250 Módulo de Young (GPA) 4-12 27-31 24-31 14-28 65-300 350-530 69-206 345-690 Deformación por fractura () 0,1-0,7 1,5-2,0 0,8-1,32 0-5,0 b, el carbono vítreo es un no. Carbono monolítico grafitizable con características altamente isotrópicas. La superficie primaria y la sección transversal tienen la apariencia de un cuerpo de vidrio, pero solo la apariencia, sin la estructura de red espacial del vidrio de silicato, consta de irregularidades de aproximadamente 5 nanómetros. baja porosidad y baja permeabilidad a líquidos y gases
C. El carbono similar al diamante (DLC) contiene pequeñas cantidades de partículas de diamante además de carbono amorfo y microcristales de grafito que tienen propiedades físicas muy similares al diamante. Las materias primas para preparar el carbono tipo diamante son los hidrocarburos, hay muchos grupos hidrocarbonados en el carbono tipo diamante además del carbono. Las propiedades del carbono tipo diamante también siguen las del carbono. Tiene una alta dureza (HV (kg/mm2) 1200. -1800), alta resistencia al desgaste, bajo coeficiente de fricción, alta resistencia a la corrosión, compatibilidad con tejidos y sangre. Su proceso de preparación incluye: deposición química de vapor de plasma, deposición mejorada por haz de iones, revestimiento de iones y PIII-IBED (aplicación de materiales de carbono médicos). Dispositivo de canal sanguíneo ULTI LTI/ULTI. Vidrio poroso del electrodo del marcapasos: revestimiento de membrana de separación microporosa de oxígeno en sangre ULTI, canal auditivo ULTI, raíz del diente LTI, revestimiento de implante dental ULTI, revestimiento de articulación artificial DLC LTI, revestimiento de conector percutáneo DLC, cerámica bioactiva LTI < /. p>
Las cerámicas bioactivas incluyen cerámicas bioactivas de superficie y cerámicas bioabsorbibles, también conocidas como cerámicas biosurfactantes. Las cerámicas biosurfactantes generalmente contienen grupos hidroxilo y también pueden volverse porosas, lo que permite que los tejidos biológicos sobrevivan dentro de ellas. se caracterizan por una absorción parcial o total y pueden inducir el crecimiento de hueso nuevo en el cuerpo. Como armazón, la osteogénesis tiene lugar en su superficie. Se utilizan como envolturas para diversas sustancias o para rellenar defectos óseos. Las cerámicas bioactivas incluyen el vidrio bioactivo y las cerámicas de hidroxiapatita. y cerámicas de fosfato tricálcico
1. Vidrio bioactivo y vitrocerámica (vidrio bioactivo. amp; vitrocerámica)
El componente principal de la cerámica de biovidrio es CaO-Na2O-S iO2-. P2O5, que contiene más calcio y fósforo que el vidrio de ventana común y puede unirse químicamente de forma natural y firme con los huesos. Tiene propiedades únicas que son diferentes de otros biomateriales y puede producir rápidamente una serie de reacciones superficiales en el sitio de implantación, lo que en última instancia conduce a la formación de una capa de apatita a base de carbonato. Las cerámicas de biovidrio tienen buena biocompatibilidad. No hay rechazo, inflamación ni necrosis tisular cuando el material se implanta en el cuerpo, y puede formar osteointegración con el hueso. Tiene una alta fuerza de unión con el hueso, una buena capacidad de unión de interfaz y una rápida formación de hueso. . En la actualidad, este material se ha utilizado para reparar los huesecillos y tiene un buen efecto en la restauración de la audición. Sin embargo, debido a su baja resistencia, sólo se puede utilizar en partes del cuerpo humano que no soportan mucha fuerza. En la actualidad, el principal método para preparar vidrio bioactivo es el método sol-gel. El material preparado mediante este método tiene una composición química especial, una estructura de nanoclusters y microporos, una superficie específica más grande y una mejor actividad biológica que otros vidrios biológicos y vitrocerámicas. Debido a que los materiales preparados mediante el método sol-gel tienen buena pureza, alta uniformidad, buena actividad biológica y una gran superficie específica, tienen un buen valor de investigación y aplicación. En particular, los materiales porosos de vidrio bioactivo tienen un buen potencial en estructuras de ingeniería de tejido óseo. . prospecto.
La característica más importante del vidrio bioactivo y la vitrocerámica es que el estado de la superficie cambia dinámicamente con el tiempo después de su implantación en el cuerpo humano, formando una capa de hidroxiapatita bioactiva (HCA) en la superficie para proporcionar una combinación de interfaz.
A. Composición: El vidrio bioactivo está compuesto principalmente por sílice, óxido de sodio, óxido de calcio, pentóxido de fósforo, etc. Las vitrocerámicas bioactivas son policristales obtenidos por cristalización controlada a base de vidrio bioactivo. En comparación con el vidrio tradicional de sílice-sosa-cal, tiene tres características: bajo contenido de sílice; alto contenido de Na2O y CaO; alta relación CaO/P2O5.
b. Propiedades: la superficie reacciona rápidamente; la estructura bidimensional amorfa hace que la resistencia y la tenacidad a la fractura sean bajas; el módulo elástico (30-35 MPa) es bajo, cercano al hueso cortical. El biovidrio procesable tiene buenas propiedades de procesamiento.
C. Proceso de preparación: El proceso de preparación del vidrio bioactivo es básicamente el mismo que el proceso de preparación del vidrio tradicional, incluyendo pesaje, mezcla, fusión, homogeneización, formación del vidrio, etc. Las vitrocerámicas también necesitan controlar la nucleación del vidrio y el crecimiento del grano bajo un determinado régimen de tratamiento térmico.
d.Aplicación clínica: a) El vidrio bioactivo 45S5 se utiliza para el reemplazo de huesos pequeños del oído medio, reparación de defectos de la mandíbula, reparación de defectos periodontales e implantes de mantenimiento de la cresta ósea. No causará daño celular, productos de degradación ni infecciones. . B) La vitrocerámica bioactiva Ceravital se utiliza para la cirugía del oído medio. Es una vitrocerámica bioactiva con bajo contenido de sodio y potasio. c) El vidrio reactivo de apatita-wollastonita-A-WGC se ha utilizado para prótesis de columna, reparación de huesos frontales y torácicos y reparación de defectos óseos, y se ha utilizado con éxito en decenas de miles de pacientes. d) Vidrio bioactivo mecanizable - MBGC], utilizado principalmente para la reparación de tejidos duros maxilofaciales, espinales, alveolares y reparación oral, y se caracteriza por una excelente maquinabilidad y osteointegración.
2. Cerámica bioactiva de fosfato de calcio
Las cerámicas de fosfato de calcio son una cerámica bioactiva importante. Los más estudiados y utilizados en la actualidad son la hidroxiapatita y el fosfato tricálcico. La cerámica de fosfato de calcio contiene dos componentes, CaO y P2O5, que son sustancias inorgánicas importantes que constituyen el tejido duro humano. Después de ser implantado en el cuerpo humano, su superficie se puede combinar con el tejido humano mediante enlaces para lograr una afinidad completa. Entre ellos, el HA es muy similar a los huesos y dientes humanos en composición y estructura, tiene altas propiedades mecánicas y baja solubilidad en el entorno fisiológico humano. El TCP se combina bien con el hueso, no tiene reacción de rechazo y su solubilidad en solución acuosa es mucho mayor que la del HA. Puede ser degradado y absorbido lentamente por los fluidos corporales, proporcionando calcio y fósforo ricos para el crecimiento de hueso nuevo y promoviendo el crecimiento de hueso nuevo. Además de estos dos, las biocerámicas de fosfato de calcio también incluyen cerámicas degradables y absorbibles de óxido de zinc, calcio y fósforo (ZCAP), cerámicas de sulfato de zinc y fosfato de calcio (ZCAP), cerámicas de fosfato de aluminio y calcio (ALCAP) y cerámicas de fosfato de hierro y calcio. cerámica (FECAP).
A. Descripción general de la composición y propiedades físicas y químicas
Los compuestos de fosfato de calcio generalmente se clasifican según la proporción atómica de Ca/P (la proporción de calcio a fósforo es la cerámica). diferente Término general para cerámicas de fosfato de calcio con una proporción de calcio a fósforo.
Varios compuestos de fosfato cálcico tienen cierta solubilidad. Los productos de solubilidad del hidrogenofosfato cálcico, el fosfato tricálcico y la hidroxiapatita son los siguientes:
Hidrogenofosfato cálcico pK=6,57
Fosfato tricálcico pK=28,7
Hidroxiapatita pK =57,8
El hidrogenofosfato de calcio es el más soluble en agua, seguido del fosfato tricálcico y la hidroxiapatita es la más estable. Por lo tanto, los materiales de reparación ósea hechos de hidrogenofosfato de calcio y fosfato tricálcico pueden disolverse y precipitarse gradualmente en hidroxiapatita.
Cerámica de hidroxiapatita
La hidroxiapatita (HA o HAP para abreviar) es similar en composición a los minerales naturales de apatita y es el principal componente inorgánico de los huesos y dientes de los vertebrados. en estado microcristalino escamoso. Utilizado en injertos óseos como sustituto óseo. El HA tiene buena biocompatibilidad, no sólo es seguro y no tóxico, sino que también puede guiar el crecimiento óseo.
HA permite que las células óseas se adhieran a su superficie. A medida que crece hueso nuevo, esta zona de conexión se reduce gradualmente y el HA pasa a través de la capa externa del cristalino y se convierte en parte del hueso. El hueso nuevo puede trepar y crecer desde la unión entre el implante de HA y el hueso original a lo largo de la superficie del implante o a través de orificios en el interior. Las cerámicas bioactivas de HA son cerámicas bioactivas típicas que pueden formar enlaces químicos en la interfaz con los tejidos después de la implantación. A diferencia del biovidrio, el mecanismo de unión entre la cerámica bioactiva de HA y el hueso no requiere la formación de una capa rica en silicio en su superficie y luego la formación de una zona de unión intermedia para lograr la unión. Después de implantar la densa cerámica de hidroxiapatita en el hueso, los osteoblastos se diferencian directamente en su superficie para formar la matriz ósea, produciendo una banda amorfa de densidad electrónica con un ancho de 3 a 5 micrones, y crecen haces de fibras de colágeno entre esta área y las células. La cristalización de la sal ósea se produce dentro de esta zona amorfa. A medida que madura la mineralización, la zona amorfa se reduce a 0,05 ~ 0,2 μm y la combinación del implante de hidroxiapatita y el hueso se logra a través de esta estrecha zona de unión.
Después de implantar en el cuerpo la articulación artificial tratada con un revestimiento de superficie de HA, el tejido óseo circundante se puede depositar directa y rápidamente sobre la superficie de la hidroxiapatita y formar enlaces químicos con los iones de calcio y fósforo de la hidroxiapatita. para combinar. Apretado, sin membrana de fibra en el medio. Las biocerámicas de HA se implantan en tejidos blandos como músculos o ligamentos o están estrechamente rodeadas por una fina capa de tejido conectivo, sin células inflamatorias ni capilares. Cuando se implanta a través de la piel, puede acceder al tejido epitelial del cuello sin inflamación ni infección. Por lo tanto, las cerámicas bioactivas de HA también son adecuadas para su uso en dispositivos percutáneos y reparación de tejidos blandos.
Las cerámicas HA generalmente se pueden preparar mediante descomposición de tejido óseo animal y síntesis artificial. Esta última se puede dividir en métodos húmedos y reacciones en fase sólida. El método más utilizado es el método de precipitación por reacción, que consiste en preparar materias primas de calcio y fosfato o ácido fosfórico en líquidos de concentraciones apropiadas y mezclarlos a pH >> de acuerdo con la proporción atómica de calcio y fósforo de 1,67. 7. Deshidratar y secar el precipitado, para luego calcinarlo a alta temperatura para obtener un agregado cristalino sintético de color verde claro con una pureza superior al 99,5, cuyos componentes químicos son principalmente CaO y P2O5. El HA simple tiene un rendimiento deficiente de moldeado y sinterización y es propenso a deformarse y agrietarse. Agregar el reactivo compuesto CPM que contiene ZrO_2Y_2O_3, ZnO y sal de magnesio puede hacer que tenga buena biocompatibilidad, suficiente resistencia mecánica y no toxicidad. La sinterización por prensado isostático en caliente continuo es un método eficaz para preparar HA de alta densidad con densidad teórica. Este material se utiliza principalmente para reparar y reemplazar tejidos biológicos duros, como implantes orales, aumento de cresta alveolar, relleno de bolsas periodontales, reparación de defectos óseos frontales, reemplazo de huesos del oído, etc. Debido a que la resistencia mecánica no es lo suficientemente alta, sólo se utiliza en las piezas mencionadas anteriormente que no soportan grandes cargas. Dado que el hueso natural tiene una resistencia y dureza excelentes, la gente ha pensado en utilizar métodos biónicos para mejorar el rendimiento de los materiales biocerámicos de reparación ósea. El modelo microestructural óseo propuesto por Landis et al. ha sido ampliamente citado, aunque algunos detalles no han sido verificados experimentalmente.
Dentro de los compuestos de fosfato cálcico, la apatita es el más estudiado, y su fórmula química general es: M10(XO4)6Z2. m- es un ion metálico divalente, XO4- es un anión pentavalente y Z- es un anión monovalente. Las cerámicas de hidroxiapatita se analizan en detalle a continuación.
Tecnología de fabricación de cerámica de hidroxiapatita:
1. Método de reacción en estado sólido
Este método es básicamente el mismo que el de la cerámica ordinaria. Las materias primas se muelen y se mezclan según la fórmula y se sintetizan a alta temperatura.
1000-1300℃
6 CAH po 4·2H2O 4 CaCO 3·ca 10(PO4)6(OH)2 4 CO2 4H2O
b. Método de reacción hidrotermal
Mezcle CaHPO4 y CaCO3 en una proporción molar de 6:4 y luego realice una molienda de bolas húmeda durante 24 horas. Vierta la suspensión molida con bolas en un recipiente, agregue suficiente agua destilada y agite a una temperatura constante de 80-100 °C. Una vez completada la reacción, déjela reposar para obtener un precipitado de hidroxiapatita blanco. La fórmula de la reacción es la siguiente. :
6cahpo4 4caco3═ca10(po4)6(oh)2 4co2 2h2o
c.Método de reacción de precipitación
En este método, Ca(NO3)2 reacciona con (NH4)2HPO4 Se obtuvo un precipitado de hidroxiapatita de color blanco.
La reacción es la siguiente:
10Ca(NO3)2 6(NH4)2 hpo 4 8 NH3·H2O H2O = ca 10(PO4)6(OH)2 20nh 4 no 3 7H2O
Además, existen otras formas de preparar hidroxiapatita.
Rendimiento y aplicación de las cerámicas de hidroxiapatita
La estructura de la hidroxiapatita sintética es similar al tejido óseo biológico, por lo que la hidroxiapatita sintética tiene las mismas propiedades que el tejido duro biológico. Por ejemplo, Ca: P ≈ 1,67, densidad ≈ 3,14, resistencia mecánica superior a 10 MPa, no tóxico, no irritante, buena biocompatibilidad, no absorbible y puede inducir un nuevo crecimiento.
En el país y en el extranjero, la hidroxiapatita se ha utilizado para reparar y rellenar defectos del hueso alveolar y en cirugía cerebral. , se ha utilizado para fabricar cadenas óseas auditivas y materiales ortopédicos. Además, también se pueden fabricar núcleos óseos artificiales para tratar la tuberculosis ósea.
3. Fosfato tricálcico
El β-fosfato tricálcico (β-TCP) cerámico biodegradable actualmente ampliamente utilizado pertenece al sistema ternario y la proporción atómica de calcio a fósforo es 1,5. que es la fase de alta temperatura del fosfato de calcio. La mayor ventaja del β-TCP es que tiene buena biocompatibilidad y puede integrarse directamente con el hueso después de su implantación en el cuerpo sin ninguna reacción inflamatoria local ni efectos secundarios tóxicos sistémicos.
La proporción de calcio y fósforo juega un papel importante en la determinación de las tendencias de solubilidad y absorción en el cuerpo, por lo que el TCP es más fácil de disolver en el cuerpo que el HA, y su solubilidad es aproximadamente de 10 a 20 veces mayor que el JA. El β-TCP comúnmente utilizado puede degradarse gradualmente cuando se implanta en el cuerpo. La tasa de degradación puede variar debido a su estructura superficial, configuración cristalina, porosidad y animal implantado. Su resistencia a menudo se debilita con la degradación. Se ha demostrado que cambiar el tamaño de los poros y la pureza del material reduce la velocidad de degradación y aumenta la biorresistencia.
En comparación con otras cerámicas, las cerámicas β-TCP son más similares a los huesos humanos y a los dientes naturales en propiedades y estructura. En el cuerpo vivo, la disolución de hidroxiapatita es inofensiva. Forma hueso nuevo al complementar los iones de calcio y fósforo de los fluidos corporales y sufre descomposición, absorción, precipitación y otras reacciones en la interfaz de la articulación ósea para lograr una unión fuerte.
La desventaja de la cerámica β-TCP es que tiene una baja resistencia mecánica y no puede soportar impactos fuertes. Mezclar β-TCP con otros materiales para fabricar cerámicas bifásicas o multifásicas es uno de los métodos para mejorar su resistencia mecánica. En general, se cree que el fosfato de calcio bifásico (BCP) tiene un mejor efecto de conducción ósea que el HA o el TCP único. Puede combinar las ventajas de la alta resistencia del HA y la buena biodegradabilidad del TCP, y su composición química es similar a la del hueso. Bruder et al. sembraron con éxito células estromales de médula ósea (BMS) en BCP porosos para reparar defectos segmentarios en fémures de perros con una longitud de 265,438 ± 0 mm. Fu Rong et al. Las células óseas indican que el BCP es más adecuado como material de matriz para la ingeniería de tejido óseo.