Implanty z ceramiki korundowej w otolaryngologii i stomatologii

Transkrypt

1 Sylwia TARWID-MACIEJOWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII MATERIAŁÓW Warszai'«a, u l. K o n s t r u k t o r s k a ELEKTRONICZNYCH 5 Implanty z ceramiki korundowej w otolaryngologii i stomatologii 1. W S T Ę P Od kilku lat w I n s t y t u c i e T e c h n o l o g i i M a t e r i a ł ó w proi-jadzone sg prace n a d a d a p t a c j ę korundowej ceramiki c-<:enien do d e t a l i tych z a s t o s o w a ń krajowej elektronicznf: przekrojów, rzędu u ł a m k a m i l i m e t r a leży u ś w i a d o m i ć sobie implantów szczególnie kształty Specyfikę przy d a r d o w o o s i ą g a n e j w tego niezwykle takiej c e r a m i k i. już w y s t ę p o w a ć rozszerzalności cieplnej mik r o p ę k n i ę c i a kryształu zwięzane korundu. Takie oraz m i k r o p o r y m i ę d z y z i a r n o w e ( p o r y w e w n ę t r z z i a r n o w e osłabiały jakość a k u s t y c z n ę okresowej trwałości likwidować dopuszczajęc oraz rozrostu dosyć 2. RYS będę długo- strony rekrystalizację nie to z a d a n i e nadzwyczaj technologii formowania i wypalania złożonej będęcych inhibitorami wzrostu ziarn. weryfikację formowania mikrokształtek rys h i s t o r y c z n y dla t w o r z y w a z jednej hamować powstawania Prowa- składu surowej ceramicznych konałości mikrostrukturalnej. W niniejszym również zagrożenie mikro- ziarna. Oest badania muszę zatem obejmować techniki stanowię porowatość, a z drugiej oraz s t o s o w a n i a d o d a t k ó w dzone implantu) implantu. Technologia do d u ż e g o trudne w y m a g a j ę c e Na- typu c e r a m i c e w i e l k o ś c i z i a r n a o k. 10 p m pęknięcia musi pro- i powierzchnie kwadratowego, stawiaj? mikrostrukturalnej ograni- f a k t, że p r z y g r u b o ś c i e l e m e n t u 0, 2 5 mm i s t a n - ( a więc 1/25 gabarytu) mogę z anizotropię wytwarzania medycznych, z i otolaryngologicznych. wymiary tezowaniu ucha środkowego. Skomplikowane ostre wymagania doskonałoćci technologii do z a s t o s o w a ń stomatologicznych sg n i e w i e l k i e Elektronicznych o wysokiej opracowaniu masy dos- przedstawiono implantów. HISTORYCZNY Historia wszczepów stomatologicznych szych metod należały w s z c z e p y - i m p l a n t y : sięga XVI wieku. Do dozębodołowe najstar- i podokostnowe. 35

2 Współcześnie stosowane sg p r z e w a ż n i e implanty śródkostne. Według deł p i e r w s z y m c z ł o w i e k i e m, k t ó r y d o k o n a ł przeszczepienia F r a n c u z Pare F a u c h a r d ( r,). N a t o m i a s t przypisywana lekarzowi Youngerowi, który wszczepił amerykańskiemu ząb do s z t u c z n i e N a p o c z g t k u XX utworzonego w. S c h r ö d e r, Hruska trzydziestych rzywem a k r y l o w y m. Z w y k l e zabiegi implanty wysuwały Złe wyniki wszczepów dozębodołowych z na ten t e m a t Pierwszego implantu zastępiono lata p ó ź n i e j implant szwedzki będęcy amerykańscy i m p l a n t y z koś- kość s ł o n i o w ę two- niepowodzeniem - po spowodowały poszukiwania stosoivania pochodzę chirurg Dahl zastosował tego r o d z a j u r z ę t a c h co było b a r d z o Po k i l k u n a s t o l e t n i c h i Goldberg istotne tkanek dla p r o t e t y k i tymi metodami podokostnowych szczęk, nic wygojone miejsca cowane sę b e z p o ś r e d n i o ( cienkie ćwieki polega w wyrostku przeważnie tę s t o s o w a ł w zapalne. były s t a n y kowe, a Francuz Duillct rowym". Obserwacje - były zmodyfikował kliniczne nych i b ł o n y ś l u z o w e j w m i e j s c a c h wszczepy W latach Tworzywem "trójwymia- przez wiele lat tkanek wszczepu. Przy czym okazało trzydziestych Abel wy- kost- się, - najkorzystniejsze i Brill stosowali proponowanym porcelanę, p r z e z n a s jest s t o s o w a n a o z a w a r t o ś c i 99,8Ji A I 2 O 2. Z n i e j sę Sandhaus już w świecie to w ł a ś n i e i m p l a n t y doszczękovje dla C e n t r u m K s z t a ł c e n i a W A M ( K l i n i k a C h i r u r g i i Szczękovjej, W a r s z a w a tworzywo planuje 36 i nazwał szkliwo CBS, inni Vita Dur [ l]. ramika korundowa ucha Metodę płytkowo-żylet- nie u s z k a d z a j ę z m e t a l i sę n i e d o s k o n a ł e umo- "wbijane" ceramiczne. syntetyczne wykonane Różnica lub w k r ę c a n e - g w i n t o w a n e. przeważnie zę- okolicz- - śródkostne to t z w. i m p l a n t y i badania prowadzone k a z a ł y, że i m p l a n t y ś r ó d k o s t n e że i m p l a n t y w y k o n a n e implantów ten w s z c z e p cho- po u s u n i ę t y c h z ę b o d o ł o w y m. S ę one tantalowe) r. L i n k ó w i ta implantów, implanty śródkostne. na u m o c o w a n i u zwie- klinicznych obniżanie i b ł o n y áluzov^ej, s t a n y n o ś c i s p o w o d o w a ł y, że z a c z ę t o s t o s o w a ć sposób współczesnej. bach, choroby ogólnoustrojowe, podeszły wiek. Te wszystkie między dwaj b a d a n i a na badaniach oraz obserwacjach stosowania wszczepów kostnych cztery metalowy zęb. Następnie implantów, przeprowadzając z a n i k i vjyrostków z ę b o d o ł o w y c h robowe r.). opracowali dokładny m e t o d a o k a z a ł a się n i e d o s k o n a ł a. Z a o b s e r w o w a n o Przeciwwskazaniem z 1809 podokostnowy trzpieniem, na który nasadzono dosko- podokostnovjymi typu d o k o n a ł M ü l l e r w roku W lekarze Gerschoff r. zębodołów. autorstwa Magiolla tego była to w nalszych metod. Rozpoczęto więc badania nad implantami ( wzmianki był zębodołu. te k o ń c z y ł y się się zębów implantacja i inni s t o s o w a l i ci s ł o n i o w e j, o w l a t a c h krótkim czasie pierwsza źró- się użyć do w y t n o r z e n i a Podyplomowego ul. Szaserów). To serii modelowej środkowego. ce- zostały samo implantów

3 3. STAN ROZWODU IMPLANTACYONED CERAMIKI KORUNDOWEJ ORAZ PROPOZYCJE ROZWI>ąvZAI^ KONSTRUKCYONYCH W NIEKTSRYCH OŚRODKACH EUROPEJSKICH Glien [2] opisuje badania nad tfjorzywem "Bionit", produkoi^anym w kombinacie hermsdorfskim (NRD). Autor stwierdza między innymi, że decydujący wpływ na niezawodność bioceramiki ma technologia produkcji. Gotowe implanty z tlenku glinu w Hermsdorfie otrzymywane sę według schematu: W artykule tym porównano właśc.wości ceramiki AI2O2 typu "Bionif z wymaganiami zamieszczonymi normie ISO 6474 ( z 1981 r.) : Tabela 1 Właśc iwość Jedn. Bionit ISO 6474 Zawartość Al^O^ 99,7 99,5 Gęs tość g/cm^ ,90 Wielkość ziaren ;jm Wytrzymałość na ścieranie MPa Wytrzymałość na ściskanie MPa Moduł Younga GPa Korodowanie mg/cm^ 0,1 0,1 Na rys. 1 przedstawiono kształty implantów ucha środkowego i implantów doszczękowych, produkowanych w różnych ośrodkach europejskich oraz w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznycn a - e [5], f i [3], AB [5]. CD [ 4]. E I [2]. 37

4 ucha środkowego I m p l a n t j O D H I Rys. 1. ati. Implanty ucha środkowego A+I. Implanty doszczękowe 4. BADANIA NAD TECHNOLOGI/5, KRAJOWEJ CERAMIKI Z Al^O^ DO ZASTOSOUAl') IMPLANTACYJNYCH 4.1, Surowce Badania w zakresie technologii ceramiki korundowej dla zastosowań medycznych były prowadzone w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych od 1981 roku. Na poczętku lat osiemdziesiętych wykonywano implanty doszczękowe z tlenku glinu Baco Cera Alumina z dodatkiem 0,5% wag, MgO, Obecnie założenia technologiczne uległy modyfikacji i używamy krajowego drobnoziarnistego tlenku glinu z domieszkę 0,3% MgO wytwarzanego w Skawinie, Wykonano z tego materiału próbki o różnych kształtach i dostarczono je do Zakładu Chirurgii Eksperymentalnej, działającego pod kierunkiem prof, H. Kusia we Wrocławskiej Akademii Medycznej, celem przebadania biokompatybilności. Detale wszczepiono do organizmów zwierzęcych i w drugiej połowie 1988 r, otrzymamy pełny atest na ten materiał. 4.2, Technologia wytwarzania implantów Masę korundowę mielono przez 12 godzin w młynie wibracyjnym. Po wysuszeniu, masę zgranulowano ( sito 0,5 mm), następnie przepalono ję w temperaturze 1100 C przetrzymujęc w tej temperaturze przez godzinę. Przepalonę masę wymieszano w młynku kulowym z kwasem oleinowym. W celu uzyskania masy termoplastycznej wymieszano uprzednio przygotowane tworzywo z 15% wag. parafiny i wosku pszczelego. Odparafinowanie wykonane będzie przez umieszczenie detali w zasypce z gruboziarnistego AlgO^ o ziarnach ok. 60 pm i wypalenie na biskwit w temp. goo C. 38

5 a/ r b/

6 C/ Rys. 2. Mikrostruktura powierzchni implantu dentystycznego a/ pow. 27x. Fragment zaznaczony na rysunku la b/ pow. 600x. Widoczne zagłębienie, próbka odwrócona o ISO*" c/ pow. 1800x

7 w ostatnim etapie kształtki wypalano na ostro w temperaturze 1700 C. Oak vmynika z powyższego opisu technologia ITME zbliżona Jest do hermsdorfskiej, 4,3. Własności Tlenek glinu Baco Cera Alumina (Wielka Brytania) poddano analizie spektralnej i sedymentacyjnej oraz wykonano 14 zdjęć wytworzonej ceramiki na elektronov^ym mikroskopie skaningowym OEOL 3SM Wyniki analizy spektralnej ilościowej tlenku glinu Baco Cera Alumina: zawartość w % SiO^ - 0,03 CaO - 0,026 Fe^Oj - 0,024 K^O - 0,004 Na^O - 0,02'5 - Wyniki analizy sedymentacyjnej wykonanej na wadze Sarborius dla masy mielonej wibracyjnie 12 h w młynie WSS-600: 4-6 pm - 2,0% 2-4 >im - 28,9% 1-2 pm - 50,3% - Zdjęcia mikrostruktury powierzchni implantu dentystycznego (rys. 1, detal A), wykonano w elektronowym mikroskopie skaningowym. 5. PODSUMOWANIE W świetle uzyskanych wyników badań tworzywo AI2O2 (ITME) jest porównywalne z materiałem produkowanym w innych ośrodkach europejskich. Rosnęce znaczenie ceramiki w medycznym zakresie zastosowania w ostatnich latach jest wynikiem wysoko rozwiniętej technologii, która umożliwia wykorzystanie specyficznych cech ceramiki, Oednę z najkorzystniejszych jest chemiczna stabilność prowadząca do dużej odporności na korozję w środowisku bilogicznym. Na obecnym etapie prac prowadzonych przez nasz Instytut największym problemem jest wykonanie precyzyjnych form na detale do ucha środkowego. Skomplikowane kształty, a przede wszystkim wielkość implantów (0,5-1,5 cm) powoduję, że mamy ogromne trudności ze znalezieniem wykonawcy formy. Tekst dostarczono ,12 59

8 LITERATURA 1. "Opracowanie i wdrożenie do praktyki klinicznej tworzyw i kompozytów ceramicznych dla chirurgii" - Sprawozdanie ITME, październik 1986 r. 2. Glien W.: "Gegenwärtiger Entwicklungsstand bioinerter Keramikimplantate" - Silikattechnik 38/1987/Heft "Monthly Bulletin" No. 530, November "Monthly Bulletin" No. 532, Danuary Sprawozdanie ITME, październik 1986 r. (jak w poz. l). 40