Biocerâmicas Tradicionais e Inovadoras, incluindo Alumína, Zircônias, Hidroxiapatita e Compósitos.

Biocerâmicas tradicionais

Muitas das mais “tradicionais” cerâmicas são usadas para aplicações de biocerâmicas. Por exemplo, alumínio e zircônia são usados como materiais inertes para uma ampla gama de aplicações desde 1960. A alta dureza, baixo coeficiente de fricção e resistência excelente à corrosão oferece vantagens para o uso em superfícies articulares nas aplicações ortopédicas. Suas microstruturas são controladas para inibir a fadiga estática e o crescimento de rachaduras por desgaste de longo tempo quando submetido a baixas cargas.

Cerâmica de Alumina com Aplicações em Implante

A alumina é atualmente usada em implantes dentários e ortopédicos. Foi utilizado em artroplastias total de quadril (ATQ) com a cabeça femural com partículas de polietileno de peso molecular extremamente-alto (UHMWPE). Outras aplicações para a alumínia são as camadas porosas para cabeças femurais, espaçadores de alumina porosa (especificamente em cirurgia de revisão) e no passado como policristalino e formas de cristais simples em aplicações dentários como implantes dentários.

Alumina

Zirconia parcialmente Estabilizada em Aplicações de Implantes

Comparado com a alumína, o ZPE tem força flexural mais alta, dureza à fratura e módulo de Weibull alto (confiança melhor), como também baixo módulo Young's e a habilidade de ser polido na superfície. A dureza à fratura mais alta é de importância em cabeças femurais devido às forças de tração.

Zircônia

Zircônia em Aplicações Clínicas

A Zircônia parcialmente estabilizada de cabeças femurais compõem aproximadamente 25% do número total de operações por ano na Europa, e 8% dos procedimentos de implantes de quadril nos E.U.A. Foi informado que mais de 400,000 quadris de zircônia foram implantados em cabeças femurais de 1985 até 2001. A maioria das cabeças femurais (policristal de zircônia tetragonal, PZT) consiste em 97 mol% ZrO2 e 3 mol% Y2O3. Embora não totalmente tão duro quanto a alumína, o PZT ainda possui resistência excelente e foi usado para aplicações ortopédicas semelhantes aos da alumína.

Cabeças femurais de Zircônia

Hidroxiapatita

O primeiro estudo de difração de radiografia de osso foi publicado por De Jong em 1926 nos quais a apatita foi identificada como a fase única de mineral. Ele também informou marcando as linhas de difração da apatita do osso onde ele atribuiu o tamanho do cristalino muito pequeno. Apenas em 1970 que a hidroxiapatita sintética [Ca₁₀(PO₄)₆ (OH)₂] foi aceita como um biomaterial potencial que forma um laço químico forte com o osso in vivo, permanecendo-se estável, sobre condições severas encontradas no ambiente fisiológico.

Hidroxiapatia em esmalte dentário

Biovidros e Cerâmicas de Vidros Bioativos

Desde a descoberta dos biovidros que unem o tecido vivo (Bioglass®) por Hench e Wilson, vários tipos de óculos bioativos e cerâmicas com funções diferentes como força mecânica alta foram desenvolvidas. Os óculos que foram investigados para implantação estão principalmente baseados em sílica (SiO2) que pode conter quantias pequenas de outras fases cristalinas. A aplicação mais proeminente e próspera disto é o Bioglass® que pode ser achado em detalhes em várias revisões. A composições bioativas apresentam o sistema CaO-P2O5-SiO2. O primeiro desenvolvimento do biovidro começou em 1971 quando 45S5 Bioglass® foi proposto com uma composição de 45% SiO2, 24.5% CaO, 24.5% NaO2, e 6% P2O5 por de peso. Hench, e Vrouwenvelder et al., sugeriu que o bioglass® 45S5 tem maior atividade osteoblástica comparado à hidroxiapatita. Li al de et., a cerâmica-vidro preparada com graus discrepantes de cristalinidade e com quantidade de fase vítrea que provocas influências diretamente à formação de uma camada de apatita, com inibição total quando a fase vítrea constrói menos de aproximadamente 5 wt.%.

Biovidros

Aplicações clínicas do Biovidro e Cerâmica-vidro Bioativa

Devido à resposta da superfície-ativa destes tipos de materiais, eles foram aceitos como biomateriais bioativos (ou superfície-ativo) e têm como aplicações na orelha média, manutenção de implante alveolar e outras aplicações que não seofrem carga. Kokubo et al. em 1982 produziu oxifluorapatita contendo vidro-cerâmico com composição deCa10(PO4)6(OH,F)2 e wolastonita (CaO.SiO2) em uma matriz vítrea de MgO-CaO-SiO2 que foi nomeada com vidro-cerâmico UM-W. Foi informado que este vidro-cerâmico UM-W, espontaneamente une o osso vivo sem formar o tecido fibroso ao redor deles. Um vidro-cerâmico bioativo Bioverit® também foi desenvolvido e contém apatita e Flogofite (Na,K)Mg3(AlSi3O10)(F)2 ele é usado em aplicações clínicas como vértebra artificial.

Implantes novos de Zircônia Modificada

Os implantes cerâmicos de Zircônia tiveram uma história controversa que considera a fase metaestável deles, a degradação em lubrificantes de água e influência na fricção e desgaste por longo uso.

Houve um pouco de preocupações relativas ao fenômeno de degradação associado com a transformação de fase tetragonal-para-monoclínico sobre condição aquosa in vivo a longo prazo. Um dos fabricantes atuais de cabeças femurais de Zircônia melhoraram a zircônia convencional, conduzindo-a à força aumentada e à resistência alta à transformação de fase. Além disso, foi informado que o simulador de quadril simulador testado demonstrou que o uso do polietileno na cabeça de zircônia é melhor que a cabeça de Co-Cr. Quando a articulação uniu com o polietileno, não só a zircônia mas também a cabeça de Co-Cr mostraram poucos desgastes. Porém, por a zircônia é mais resistente que a Co-Cr, ela seria um implante mais satisfatório para o uso clínico a longo prazo.

Ytrio - ZircôniaTetragonal Estabilizada Policristalina

Ytrio - ZircôniaTetragonal Estabilizada Policristalina (Y-ZTP) tem um tamanho de grão bom e oferece as melhores propriedades mecânicas. É conhecida sua baixa degradação sobre temperatura de TZP para acontecer possivelmente como resultado da transformação de fase espontânea da zircônia tetragonal da fase monoclínica durante o envelhecimento às temperaturas 130-300°C dentro de ambiente de água. Foi informado que esta degradação conduz a uma diminuição na força devido à formação de microfraturas e transformação de fase.

FONTE