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Materiales Ceramicos - propiedades deseadas de Biocerámicas implantables, cerámicas bioactivas o reactiva de superficie
1 Introduccion
Cerámica se define como
el arte y la ciencia de hacer y usar artículos sólidos que tienen como esencial materiales
inorgánicos no metálicos de componentes [Kingery et al., 1976]. Las cerámicas son policristalino refractario, compuestos
inorgánicos, por lo general, incluyendo silicatos, óxidos metálicos, carburos y
diversos refractarios hidruros, sulfuros, y seleniuros. Óxidos tales como Al2O3, MgO, SiO2, Y ZrO2
contienen metálico y elementos no metálicos y sales iónicas, tales como NaCl, CsCl, ZnS y
[Park y Lakes, 1992]. Excepciones a la anterior incluyen covalentemente unidos
cerámicas tales como el
diamante y tales estructuras carbonosas como
carburos y grafito pirolizados [Park y Lagos, 1992]. Cerámica en forma de
cerámica han sido utilizados por los seres humanos
durante miles de años. Hasta hace poco, el uso era un
poco limitado debido a su fragilidad inherente susceptibilidad a las muescas o
microfisuras, resistencia a la tensión baja, y
baja resistencia
al impacto. Sin embargo, en los últimos 100 años, el innovador técnicas de
cerámica que fabrican han llevado a su uso como 'alta
tecnología' materiales. En los últimos años, los seres humanos se han dado cuenta de que la cerámica y sus compuestos también
se pueden utilizar para aumentar o reemplazar partes diferentes del cuerpo,
especialmente hueso. Por lo tanto, las cerámicas utilizadas para este último fin se clasifican como biocerámicas. Su inercia con respecto a
los fluidos corporales, de altaresistencia a la compresión, y la apariencia
estéticamente agradable llevado al uso de la cerámica
en la odontología, coronas dentales. Algunos carbones han
encontrado uso como implantes, especialmente
para aplicaciones de interfaz de sangre tales como
las válvulas del
corazón. Debido a su alta resistencia
específica como fibras y su biocompatibilidad,
cerámica también están siendo utilizados como
refuerzo de los componentes de los materiales compositeimplant y para
aplicaciones de carga de tracción, tales como
tendones y ligamentos artificiales [Park y Lakes, 1992]. A diferencia de los
metales y polímeros, cerámica son difíciles de cizallamiento plásticamente
debido a la naturaleza (iónico) de la
unión y un mínimo número de sistemas de deslizamiento.
Estas características hacen de la cerámica y nonductile son
responsables de casi cero a la fluencia a temperatura ambiente [Park y Lagos,
1992]. Por consiguiente, cerámica son muy susceptibles a las muescas o
microgrietas porque en lugar de experimentar deformación plástica (o
rendimiento) que se fracture elásticamente sobre la iniciación de una grieta.
En la punta de la grieta del estrés podría ser muchas veces
más alta que la tensión en el material lejos de la punta, lo que resulta en una
estrés concentración que debilita el material considerablemente. Esto último
hace que sea difícil predecir la resistencia
a la tracción del
material (cerámica). Esta es también la razón cerámica tienen resistencia a la tracción baja encomparación con
la resistencia
a compresión. Si una cerámica es impecable, es muy fuerte,
incluso cuando se somete a tensión. Fibras de vidrio tienen dos veces
Flawless las resistencias a la tracción del
acero de alta resistencia
(~ 7 GPa) [Park y Lagos, 1992]. La cerámica es generalmente difícil, de hecho,
la medición de la dureza se calibra contra cerámica
materiales. El diamante es el más duro, con un índice
de dureza de 10 en la escala de Mohs, y talco Mg (3si3O10COH) es el más suave
de cerámica (dureza Mohs 1), mientras que la cerámica tal como alúmina (Al2O3; Dureza 9), cuarzo (SiO2;
Dureza 8), y la apatita (Ca5P3O12F; dureza 5) están en el rango medio. Otras características de los materiales cerámicos son (1) su
temperatura de fusión alto y (2) baja conductividad de la electricidad y calor.
Estas características se deben a la unión química dentro de la cerámica. Con el
fin de ser clasificado como
un biocerámico, el material cerámico deben cumplir o superar las propiedades
enumeran en la Tabla 2 . El número de cerámicas
específicas actualmente en uso o bajo investigación no
puede ser en cuenta en el espacio disponible para materiales biocerámicos en
este libro. Por lo tanto, este capítulo se centrará en
un visión general de las cerámicas reactivos relativamente bioinertes,
bioactivos o superficie, y biodegradable o materiales biocerámicos
reabsorbibles. Cerámicas utilizadas en implantes fabricando puede ser
clasificado como
no absorbible (relativamente inerte),bioactivo o superficie reactiva (semi-inerte) [Hench, 1991, 1993], y biodegradables o
reabsorbibles (no inertes) [Hentrich et al, 1971;. Graves et al, 1972] Alúmina, zirconia, nitruro de silicona,
y carbonos son materiales biocerámicos inertes. Ciertas
cerámicas de vidrio y hidroxiapatitas densas son semi-inerte (biorreactivo), y
calcio fosfatos y aluminatos de calcio son cerámicas reabsorbibles [Park y
Lagos, 1992].
2 Biocerámicas no absorbibles o bioinerte
relativamente
Cerámicas cuasi inertes
Cerámicas cuasi inertes mantener sus propiedades físicas y mecánicas, mientras
que en el huésped. Ellos resistentes a la corrosión y al
desgaste y tienen todas las propiedades listadas para biocerámicas en la Tabla 1.
Ejemplos de cerámicas cuasi inertes son óxidos de aluminio
densas y porosas, cerámicas de circonio, y monofásico
aluminatos de calcio (Tabla 2). Cerámicas cuasi inertes se utilizan
típicamente como
apoyo estructural- implantes. Algunos de estos son placas óseas, tornillos
óseos, y cabezas femorales (Tabla 2 ). Ejemplos de no estructural usos de apoyo son los tubos de
ventilación, aparatos de esterilización [Feenstra y de Groot, 1983] y
dispositivos de administración de fármacos (ver Tabla 3).
Alúmina (Al2O3) La principal fuente de alúmina de alta
pureza (óxido de aluminio, Al2O3) Es la bauxita y nativo corindón. La alúmina
comúnmente disponible (alfa ) Se puede preparar
por calcinación del
trihidrato de alúmina. el producto químico
composición ydensidad de comercialmente disponible 'puro' alúmina
calcinada se dan en la Tabla 2,4. La Sociedad Americana para Pruebas y
Materiales (ASTM) especifica que la alúmina para uso del implante debe contener 99 % de alúmina pura y menos de 0,1% de SiO combinado 2 y
óxidos alcalinos (principalmente Na2O) [F603-78].
CUADRO 1
Propiedades deseadas de Biocerámicas implantables
1. Deben ser no tóxico
En caso de ser cancerígeno
3. En caso de ser alérgica
4. En caso de ser no inflamatoria
5. Debe ser biocompatible
6. En caso de ser biofuncional durante toda su vida en el huésped
Alúmina alfa tiene una estructura cristalina romboédrico ( un
= 4,758 Å y c= 12,991 Å). alúmina Natural es conocido como el zafiro o rubí,
dependiendo de los tipos de impurezas que dan lugar a color. El SingleCrystal
forma de alúmina se ha utilizado con éxito para hacer implantes [Kawahara,
1989; Parque 1991]. SingleCrystal alúmina se pueden hacer por la alimentación
de finos polvos de alúmina sobre la superficie de un
cristal de siembra que se retira lentamente de un arco eléctrico o una llama
oxi-hidrógeno como
el polvo fundido se acumula. Solo cristales de alúmina de hasta 10 cm de
diámetro han sido cultivadas por este método [Park y
Lagos, 1992]. La fuerza de alúmina policristalina depende de su tamaño de grano
y la porosidad. En general, cuanto menor
los granos, menor es la porosidad y mayor la fuerza [Park y Lakes, 1992].
El estándar ASTM
(F603-78) requiere una resistencia
a la flexión mayorque 400 MPa y módulo de elasticidad de 380 GPa (tabla 2,5).
El óxido de aluminio se ha utilizado en el ámbito de la ortopedia durante más de 25 años [Hench, 1991]. De monocristales de
alúmina se ha usado en ortopedia y cirugía dental durante
casi 20 años. La alúmina es por lo general un material
bastante duro; su dureza varía de 20 a 30 GPa. Esta alta
dureza permite su uso como
una cojinetes abrasivos (esmeril) y en cuanto a mecanismos de relojería [Park y
Lagos, 1992]. Tanto policristalino y un solo cristal
de alúmina han sido utilizados clínicamente. La alta
dureza está acompañada por una baja fricción y el desgaste y la inercia a la in
vivo ambiente. Estas propiedades hacen de alúmina un
material ideal para uso en reemplazos articulares [Park y Lagos, 1992]. Los
implantes de óxido de aluminio en los huesos de monos Rhesus no han mostrado
signos de rechazo o toxicidad durante 350 días (Graves et al, Hentrich et al, 1971). Uno de los
usos más populares de óxido de aluminio en las prótesis totales de cadera.
Óxido de aluminio prótesis de cadera con un diseño
ultra-alto peso molecular de polietileno (UHMWPE) zócalo se han demandado para
ser un mejor dispositivo de una prótesis de metal con un zócalo de UHMWPE
[Oonishi, 1992]. Sin embargo, la clave para el éxito de cualquier implante,
además de la implantación quirúrgica correcta, es el control de la calidad más
alta posible durante fabricación del material y de la producción del implante
[Hench, 1991]. Óxido decirconio (ZrO2) Zirconia pura puede ser obtenido de la
conversión química de circón (ZrSiO4), Que es un
mineral abundante depósito [Park y Lagos, 1992]. Óxido de circonio tiene una alta temperatura de fusión (Tm= 2953 K) y químicos
estabilidad con un = 5,145 Å, b= 0,521 Å, c= 5,311 Å, y β= 99 s 14 en
[Park y Lagos, 1992]. Sufre un cambio de volumen
grande durante los cambios de fase a alta temperatura en forma pura, por lo
tanto, un óxido dopante tal como
Y2O3se utiliza para estabilizar la temperatura alta (cúbica) de fase. Hemos
usado 6 Y moles% 2O3 como dopante para hacer zirconia
para implantación en el hueso [Hentrich et al., 1971]. Zirconia producido en este manera se conoce como
parcialmente estabilizada zirconia [Drennan y Steele, 1991]. Sin embargo, la
física propiedades de zirconia son algo inferior a la de alúmina (tabla 2 ). De alta densidad de óxido de
circonio mostraron una excelente compatibilidad con hueso autógeno mono rhesus
y era completamente no reactivos con el medio ambiente del
cuerpo durante la duración del
estudio 350-día [Hentrich et al., 1971]. Zirconia ha demostrado una excelente
biocompatibilidad y al desgaste y la fricción cuando se combina con polietileno
de ultra-alto peso molecular [Kumar et al, 1989
Murakami y Ohtsuki, 1989].
Carbones
Carbonos se pueden hacer en muchas formas alotrópicas: cristalino diamante,
grafito, carbono vítreo no cristalina, y cuasicristalinos pirolítica de carbono.
Entre estos, sólo el carbono pirolítico se utilizaampliamente para fabricación del implante, sino que se
utiliza normalmente como
una superficie recubrimiento. También es posible para el recubrimiento de
superficies con diamante.
Aunque las técnicas de recubrimiento con diamante tienen el potencial de
revolucionar la medicina fabricación de dispositivos, no son aún comercialmente
disponible [Park y Lagos, 1992]. La estructura cristalina del carbono, tal como se utiliza en implantes, es similar a la
estructura de grafito se muestra en la La figura. 2 .
Las matrices hexagonales planas están formadas por fuertes enlaces covalentes
en el que uno de la valencia
electrones o átomos es libre de moverse, lo que resulta en alto pero la
conductividad eléctrica anisotrópica. Puesto que la unión
entre las capas es más fuerte que el de van der Waals fuerza, se ha sugerido
que las capas están reticulado. Sin embargo, el lubricante notable
propiedad de grafito no puede alcanzarse a menos que los enlaces cruzados son
eliminados [Park y Lagos, 1992]. Los carbones poco cristalinas se cree que contienen átomos de carbono no asociados o no
orientada. La capas hexagonales no están perfectamente dispuestos, como
se muestra en la figura. 2, Propiedades de los cristalitos individuales
parecen ser altamente anisotrópicos. Sin embargo, si
los cristalitos están dispersados a€‹a€‹al azar, el agregado se convierte
isótropo [Park y Lagos, 1992]. Las propiedades mecánicas de carbono,
carbono pirolítico sobre todo, dependen en gran medida su densidad,como
se muestra en las Figs. 2,3 y 2,4. Las propiedades mecánicas mayores están
directamente relacionadas con aumento de la densidad, lo que indica que las
propiedades del
carbono pirolítico dependen principalmente de la estructura agregada de
la material [Park y Lagos, 1992]. Carbono grafito cristalino y tener una resistencia
mecánica muy inferior al carbono pirolítico (Tabla6). Sin
embargo, el módulo de elasticidad media es casi el mismo para todos los
carbonos. La fuerza de pirolítico carbono es bastante alta
en comparación con el grafito de carbono y vítreo. Una vez
más, esto es debido al menor número de defectos y carbones no asociados en el
agregado. Un compuesto de carbono que está
reforzado con fibra de carbono ha sido considerado para la fabricación de
implantes.
Sin embargo, el material compuesto carbono-carbono es altamente anisotrópico, y
su densidad está en el intervalo de 1 a 1,45 g / cm3
con una porosidad de 35 a 38% (tabla 2,7). Carbonos presentan una excelente
compatibilidad con el tejido. Compatibilidad de pirolíticos recubiertos con
carbono dispositivos con la sangre han dado lugar a un
amplio uso de estos dispositivos para la reparación de válvulas cardiacas
enfermas y sangre embarcaciones (Parque Lagos, 1992). Carbonos pirolíticos
puede depositar sobre implantes acabados a partir del gas de
hidrocarburo en un lecho fluidizado en una temperatura y presión controladas.
La anisotropía, densidad, tamaño de los cristalitos, y la estructura de la
carbonodepositado puede ser controlado por la temperatura, composición del gas
fluidizado, la geometría del lecho, y el tiempo de residencia (velocidad) de
las moléculas de gas en la cama. La microestructura del carbono depositado debe ser muy
controlada, ya que la formación de características de crecimiento asociados con
la cristalización irregular puede dar lugar a un material más débil (Fig. 2 ). También es posible introducir diversos elementos en la
fluidizado gas y los co-depositar con carbono. Generalmente silicio (10 a 20 w
/ o) se co-depositada (o aleación) a aumentar la
dureza para aplicaciones que requieren resistencia
a la abrasión, tales como discos de la válvula del corazón. Recientemente, el éxito fue alcanzado en la deposición de carbono
pirolítico sobre las superficies de los implantes vasculares hechos de
polímeros. Este tipo de carbono se llama de ultra baja
temperatura isotrópica (ULTI) de carbono en lugar de baja temperatura
isotrópica (LTI) de carbono. El carbono depositado tiene una excelente
compatibilidad con la sangre y es lo suficientemente delgada como para no
interferir con la flexibilidad de los injertos [Park y Lakes, 1992]. El carbono
vítreo o cristalino se realiza por pirólisis controlada de polímeros tales como
fenol formaldehído, Rayón (celulosa), y polyacrylnitrite a una temperatura
elevada en un entorno controlado. este proceso es
particularmente útil para la fabricación de fibras de carbono y textiles que
pueden ser utilizados solos o comocomponentes de materiales compuestos.
2 Cerámica biodegradables o reabsorbibles
Aunque el yeso de París se utilizó en 1892 como
un sustituto óseo [Peltier, 1961], el concepto de usar sintéticos reabsorbibles
cerámica como
sustitutos óseos se introdujo en 1969 [Hentrich et al, 1969;. Graves et al., 1972]. cerámicas
reabsorbibles , Como
el nombre implica, se degradan tras la implantación en el huésped. La material
de reabsorbido se sustituye por los tejidos endógenos. La velocidad de
degradación varía de material a material. Casi todas las
cerámicas reabsorbibles, excepto BIOCORAL y yeso (sulfato de calcio
dihidratado) son variaciones de fosfato de calcio (Tabla 8). Ejemplos de cerámicas reabsorbibles son de aluminio fosfato de
calcio, coralina, yeso, hidroxiapatita y fosfato tricálcico (Tabla 8).
fosfato de Calcio
El fosfato de calcio se ha usado en forma de hueso artificial. Este material ha
sido sintetizado y
utilizado para la fabricación de diversas formas de implantes, así como
para revestimientos sólido o poroso en otro implantes (Tabla 9). El fosfato de calcio
puede cristalizarse en sales tales como la hidroxiapatita y β
-whitlockita dependiendo en la proporción Ca: P, la presencia de agua,
impurezas y la temperatura. En un entorno húmedo y en
menor temperaturas (<900 ° C), es más probable que hidroxilo o
hidroxiapatita se forma, mientras que en un lugar seco ambiente y a una
temperatura superior, β-whitlockita se formará [Park y Lagos, 1992]. ambasformas
son muy compatibles con los tejidos y se utilizan como sustitutos de hueso en una forma
granular o un bloque sólido. la apatita forma de
fosfato de calcio se considera que están estrechamente relacionados con la fase
mineral del
hueso y de los dientes.
La parte mineral del
hueso y de los dientes está hecho de una forma cristalina de fosfato de calcio
similares a hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH ]. La
familia de apatita mineral [A10 (BO4)6X2] Cristaliza en hexagonal prismas
rómbicos y tiene unas dimensiones de celda unidad un=
9,432 Å yc = 6,881 Å. La estructura atómica de los
hidroxiapatita proyecta hacia abajo del eje c
sobre el plano
basal se muestra en la figura. 2 . Tenga en cuenta
que el hidroxilo Los iones se encuentran en las esquinas del plano basal
proyectada y se producen a intervalos equidistantes (3,44 Å) a lo largo las
columnas perpendiculares al plano basal y paralelo al eje c. Seis de los diez
iones de calcio en
la celda unidad se asocian con los hidroxilos en estas columnas, dando lugar a
fuertes interacciones entre los ellos [Park y Lagos, 1992].
El ideal relación Ca: P de la hidroxiapatita es 10:6 y la densidad calculada es
de 3,219 g/cm3. Sustitución de OH con fluoruro da la apatita mayor estabilidad
química debido a la coordinación más estrecha de fluoruro (forma simétrica) en
comparación con el grupo hidroxilo (asimétricas, dos átomos) por el más cercano
de calcio. Esta Es por eso que la fluoración del agua potable
ayuda a resistir las cariesde los dientes [Park y Lagos, 1992]. Las propiedades
mecánicas de los fosfatos de calcio sintéticos variar considerablemente (Tabla
2 ). La amplia variaciones en las propiedades de
fosfatos de calcio policristalino se deben a las variaciones en la estructura y
los procesos de fabricación. Dependiendo de las condiciones
de cocción final, el fosfato de calcio puede ser calcio hidroxiapatita o
whitlockita-β. En muchos casos, ambos tipos de
estructuras existen en el mismo producto final [Park y Lagos, 1992].
Hidroxiapatita policristalina tiene un alto módulo
elástico (40 a 117 GPa). Tejido duro tal como hueso, dentina y esmalte dental son compuestos
naturales que contienen hidroxiapatita (o un mineral similar), así como las proteínas, otros
materiales orgánicos, y agua. El esmalte es la más dura de tejido duro, con un elástico módulo de 74 GPa, y contiene la mayor parte
mineral. Dentina (E = 21 GPa) y el hueso compacto (E =
12 a 18 GPa) contienen mineral comparativamente menor. La relación de Poisson
para el mineral o hidroxiapatita sintética es de aproximadamente 0 , que está cerca de la del hueso (≈ 0,3) [Park y Lakes,
1992].
Hontsu et al. (1997) fueron capaces de depositar una película de HA amorfo en
Ti, α-Al2O3, SiO / / Si (100), y SrTiO3 mediante una fuente pulsada ArF
láser excimer. Tras el tratamiento térmico de la película
amorfa se convirtió en la forma cristalina de HA. Propiedades eléctricas
de la película de HA fueron medidos por primera vez (tabla 2 ).Entre
las propiedades más importantes de la hidroxiapatita como un biomaterial es su biocomaptibility
excelente. Hidroxiapatita parece formar un enlace
químico directo con los tejidos duros [Piattelli y Trisi, 1994]. En la
implantación de las partículas de hidroxiapatita o bloques porosos en hueso
esponjoso, hueso lamelar nuevo formas dentro de 4 a 8
semanas [Bajpai y Fuchs, 1985]. Micrografía electrónica de barrido (500 ×) y de
un conjunto endurecido hidroxiapatita-cisteína
compuesto se muestra en la figura. 2 . El compuesto
fragua y se endurece en adición de agua. Muchos métodos diferentes se han desarrollado para hacer que los precipitados de
hidroxiapatita de una solución acuosa solución de Ca (NO3) 2 y NaH2PO4. No ha
habido utilización con éxito de las modificaciones de Jarcho y procedimiento
colegas precipitación húmeda para sintetizar hidroxiapatitas para uso como implantes óseos
[Jarcho et al, 1979 Bajpai y
Fuchs, 1985] y los dispositivos de administración de fármacos [Abrams y Bajpai,
1994; Bajpai, 1992, 1994; Parker y Bajpai, 1993]. El precipitado se
secó, filtró se coloca en un horno de alta temperatura y se calcinó a 1150 ° C
durante 1 h. El polvo calcinado se muele en un molino de bolas, y son las
partículas
separados por un agitador automático tamiz y tamices. Las partículas de tamaño
se prensan a continuación en una matriz y sinterizado a 1200 s C durante 36 h
para la fabricación de dispositivos de suministro de fármacos [Abrams y Bajpai,
1994; Bajpai, 1989,1992]. Por encima de 1250 ° C, hidroxiapatita muestra una
segunda fase de precipitación a lo largo de los
límites de grano [Park y Lagos, 1992].
Aluminio-fosfato de calcio (ALCAP) Cerámica
Inicialmente se fabricó un aluminato de calcio cerámica pentóxido de fósforo
que contiene [Hentrich et al., 1969, 1971; Graves et al, 1972] Aluminio-calcio-fósforo de óxido
cerámico (ALCAP) fue desarrollado más tarde [Bajpai y Graves, 1980]. ALCAP tiene propiedades aislantes dieléctricos pero no magnético o
propiedades piezoeléctricas [Allaire et al., 1989]. Cerámica ALCAP son
únicos debido a que proporcionan un multiuso sistema
donde una fase cristalográfica de la cerámica en la implantación puede ser más
rápidamente reabsorbido que los otros [Bajpai, 1983; Mattie y Bajpai, 1988;
Wyatt et al, 1976.]. ALCAP se prepara a partir de polvos del stock de óxido
de aluminio, óxido de calcio, y pentóxido de fósforo. Una proporción de
50:34:16 en peso de AlO2: CaO: P2O5 se utiliza para obtener la mezcla de
partida para la calcinación a 1350° C en una alta
temperatura horno durante 12 h. El material calcinado se muele en un molino de
bolas y se tamiza por un sistema automático Siever para obtener partículas del tamaño deseado. El
polvo en partículas se prensa en bloques sólidos o cilindros huecos (forma
verde) y sinterizadas a 1400 s C durante 36 h para
aumentar la resistencia
mecánica. ALCAP implantes cerámicos han dado
excelentes resultados en términos de biocompatibilidad y la sustitucióngradual del material cerámico
con el hueso endógeno [Bajpai, 1982; Mattie y Bajpai, 1988]. Un
escaneo Micrografía electrónica (1000 ×) de ALCAP poroso sinterizado se muestra
en la figura. 2 .
de coral
El coral es una sustancia natural producida por los invertebrados marinos. De
acuerdo con Holmes et al. [1984], la marina invertebrados viven en el
exoestructura caliza o coral. La estructura porosa de la coral es único para
cada especie de invertebrados marinos [Holmes et al.,
1984]. Corales para su uso como implantes óseos son seleccionados sobre
la base de una estructura similar al hueso [Holmes et al., 1984]. Coral ofrece
una excelente estructura
para el crecimiento del hueso, y el componente
principal carbonato, calcio, se absorben gradualmente por la cuerpo [Khavari y Bajpai,
1993]. Corales también se puede convertir a la hidroxiapatita por un hidrotermal proceso de intercambio. Interpore
200, una hidroxiapatita coralina, se asemeja hueso esponjoso [Sartoris et al.,
1986]. Tanto coral puro (BIOCORAL) y coral transformado
a la hidroxiapatita se utilizan actualmente para reparar traumatizado hueso,
reemplazar el hueso enfermo y corregir varios defectos óseos. BIOCORAL se compone de carbonato de calcio cristalino o aragonita,
la forma metaestable de calcio carbonato. La resistencia a la
compresión de BIOCORAL varía de 26 (50% porosa) a 395 MPa (de alta densidad) y
depende de la porosidad de la cerámica. Del
mismo modo, el módulo de elasticidad (módulo de Young) deBIOCORAL varía de 8
(50% porosa) a 100 GPa (de alta densidad) [BIOCORAL,
1989].
Fosfato tricálcico (TCP) Cerámica
Una forma policristalino poroso de β-fosfato tricálcico [β-Ca3 (PO4)
2], ha sido utilizado con éxito para corregir defectos periodontales y aumentar
contornos óseos [Metsger et al., 1982]. Difracción de rayos X de β-fosfato
tricálcico muestra un promedio porosidad
interconectada de más de 100 m [Limones et al., 1979]. A
menudo, fosfato de calcio tribásico se confunde con β-fosfato tricálcico.
Según Metsger y colegas [1982], fosfato tribásico de calcio es un compuesto no estequiométrica a menudo, con la fórmula de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4) 6 (OH) 2].
β-fosfato tricálcico se prepara mediante un
procedimiento de precipitación húmeda a partir de una solución acuosa de Ca
(NO3) 2 y NaH2PO4 [Bajpai et al., 1988]. El precipitado se calcina a 1150 s C
durante 1 h, suelo, y tamizó para obtener las partículas de tamaño deseado para
su uso como sustitutos de hueso [Bajpai et al, 1988;. Bajpai,
1990] y para la fabricación de matriz cerámica sistemas de suministro de
fármacos [Morris y Bajpai, 1989; Nagy y Bajpai, 1994; Moldova y Bajpai, 1994].
Estas partículas se utilizan como
tales o prensado en formas cilíndricas y sinterizado a 1150 a 1200 s C durante
36 h para conseguir la resistencia mecánica
adecuada para su uso como
suministro de fármacos dispositivos [Bajpai, 1989, 1992, 1994; Benghuzzi et al,
1991.]. Una micrografía electrónica de barrido (500 ×) de
unestablecer y endurecido TCP-cisteína compuesto se muestra en la figura.
2 . El compuesto fragua y se endurece en el adición
de agua. TCP es generalmente más soluble que la hidroxiapatita sintética y, en
la implantación, permite crecimiento interno del hueso bueno y,
finalmente, se sustituye por hueso endógeno.
Zinc-Fósforo Calcio-óxido (ZCAP) Cerámica
El cinc es esencial para el metabolismo humano y es un
componente de al menos 30 metaloenzimas [Pories y Colar, 1970]. Además, el zinc también pueden estar involucrados en el proceso de
cicatrización de la herida [Pories y la cepa, 1970]. Así
zinc-óxido de calcio-fósforo polifásicos (ZCAP) cerámica fueron sintetizados
para reparar defectos óseos y administrar fármacos [Binzer y Bajpai, 1987;
Bajpai, 1988, 1993; Arar y Bajpai, 1992].
ZCAP se prepara mediante una mezcla térmica de óxido de zinc,
óxido de calcio, y polvo de pentóxido de fósforo [Bajpai, 1988]. ZCAP, como
ALCAP, tiene propiedades aislantes dieléctricos pero no magnético o
piezoeléctricos propiedades [Allaire et al., 1989]. Diversas proporciones de
estos polvos se han utilizado para producir la deseada
material [Bajpai, 1988]. Los polvos de óxido se mezclan en un molino de bolas y
posteriormente se calcinó a 800 ° C durante 24 h. El calcinado cerámico se
muele y se tamiza para obtener las partículas de tamaño deseado. Exploración
Micrografía electrónica (500 ×) y de un conjunto
compuesto endurecido ZCAP-cisteína se muestra en la figura. 2 .
La compuestofragua y se endurece con la adición de agua. Hasta la fecha, la
cerámica ZCAP se han utilizado para reparar defectos
inducidos experimentalmente en el hueso y para la entrega de drogas [Binzer y
Bajpai, 1987; Bajpai, 1993].
Zinc Sulfato de calcio-fosfato-(ZSCAP) Cerámica
Zinc sulfato de calcio-fosfato-polifásicos (ZSCAP) cerámica se preparan a
partir de polvos de valores de zinc sulfato, óxido de zinc, óxido de calcio, y
pentóxido de fósforo [Bajpai, 1988]. Una relación de 15:30:30:25 por peso de
ZnSO4: ZnO: CaO: P2O5 se mezcla en un crisol y se dejó
enfriar durante 30 min después de la exotérmica reacción ha remitido. La mezcla
enfriada se calcina en un crisol a 650 s C durante 24 h. La cerámica calcinadas
se muele en un molino de bolas y las partículas del tamaño deseado se separan
por tamizado en un sistema automático Siever. Micrografía
electrónica de barrido (2000 ×) de conjunto y las partículas endurecidas ZSCAP
(45 a 63 micras) es se muestra en la figura. 2 .
ZSCAP fragua y se endurece con la adición de agua. ZSCAP partículas, al
implantarse en hueso, aparato y se endurecen en contacto con la sangre y se han utilizado para reparar los defectos inducidos
experimentalmente en el hueso [Scheidler y Bajpai, 1992].
Férrico-Calcio-Fósforo-óxido (FECAP) Cerámica
Férrico-calcio-fósforo-óxido polifásico (FECAP) de cerámica se prepara a partir
de polvos de hierro
(III), óxido de calcio, pentóxido de fósforo y [Fuski et al, 1993;. Larrabee et
al, 1993 Stricker
etal., 1992]. Los polvos se combinaron en varias
proporciones en peso y se mezclan en un mezclador.
bloques de la mezcla se prensa en un molde por medio de una prensa hidráulica y
se calcinó a 1100 ° C durante 12 h. la calcinadas bloques de cerámica se
trituran y se muelen en un molino de bolas. El calcinado cerámico se muele en un balón molino y las partículas del tamaño deseado se separan por tamizado
en un Siever automático. Un escaneo Micrografía electrónica
(1000 ×) y de un conjunto compuesto endurecido FECAP α-ácido cetoglutárico
se muestra en la
La figura. 2 El compuesto fragua y se endurece en la
adición de agua. Los estudios realizados hasta la fecha
sugieren resorción completa de las partículas FECAP implantados en el hueso
dentro de los 60 días [Larrabee et al., 1993]. Esta
cerámica particular pueda utilizarse en pacientes que sufren de anemia y otras
enfermedades similares [Fuski et al., 1993].
2 cerámicas bioactivas o reactiva de superficie
Tras la implantación en el huésped, reactivos de superficie cerámica formar
enlaces fuertes con el tejido adyacente. Ejemplos de superficie reactivos con
las cerámicas son no porosas densas gafas, biovidrio y Ceravital, y
hidroxiapatitas (Tabla 11). Uno de sus muchos usos es el
recubrimiento de prótesis de metal. Este recubrimiento
proporciona una fuerte unir a los tejidos adyacentes, lo cual es muy importante
para las prótesis. Una lista de los usos de la superficie reactiva
cerámica se muestra en la Tabla1
Vidrio Cerámica
Existen diversas variaciones de Bioglass y cerámica Ceravital de vidrio se han utilizado por varios investigadores en el última década.
Los vidrios cerámicos utilizados para la implantación son de óxido de silicio
basados a€‹a€‹en sistemas con o sin fósforo pentóxido. Los
vidrios cerámicos son cerámicas policristalinas hechas por cristalización
controlada de vidrios desarrollados por
SD Stookey de Corning Glass Works en la década de 1960 [Park y Lagos, 1992].
Cerámica de vidrio se primero utilizado en los vidrios fotosensibles, en la que
pequeñas cantidades de cobre, plata, oro y se precipitan por irradiación con luz ultravioleta. Estos precipitados
metálicos ayudan a nuclear y cristalizar el vidrio en una cerámica de grano fino
que posee excelentes propiedades mecánicas y térmicas. Tanto Bioglass y
Ceravital cerámica de vidrio se han usado como implantes [Yamamuro
et al., 1990]. La formación de la cerámica de vidrio se ve influenciada por la
nucleación y crecimiento de los pequeños (<1-m de diámetro) cristales, así como la distribución del tamaño de estos
cristales. Se estima que alrededor de 1012 a 1015 núcleos por
centímetro cúbico se requieren para alcanzar dichos cristales pequeños. Además de los agentes metálicos ya mencionado, los grupos Pt, TiO2,
ZrO2, P2O5 y son ampliamente utilizados para la nucleación y cristalización.
La nucleación de vidrio se lleva a cabo a temperaturas mucho más bajas que la
temperatura de fusión. Durante elprocesamiento de la viscosidad en estado
fundido se mantiene en el intervalo de 1011 y 1012 Poise durante 1 a 2 h. Con
el fin de obtener una fracción más grande de la fase microcristalina, el
material se calienta adicionalmente hasta una temperatura apropiada para el
crecimiento de cristales máximo La deformación de la transformación de un
producto de fase, dentro del cristalino fases, o la redisolución de algunas de
las fases se debe evitar. La cristalización es normalmente más del 90% completo con
tamaños de grano de 0 a 1 micras. Estos
granos son mucho más pequeños que los de los convencionales cerámica.
Figura 2 muestra una representación esquemática del ciclo de
temperatura-tiempo para una cerámica de vidrio [Park y Lagos, 1992]. La
cerámica de vidrio desarrollado para su implantación son SiO2-CaO-Na2O-P2O5 y
sistemas de Li2O-ZnO-SiO Dos importantes grupos están experimentando con las
SiO2-CaO-Na2O-P2O5 vitrocerámica. Un grupo variado las
composiciones (a excepción de P2O5) a fin de obtener la mejor composición de
cerámica de vidrio para inducir
contacto directo con el hueso (Tabla 13). La unión con el hueso está
relacionado con la formación simultánea de un fosfato
de calcio y SiO2-rica capa de película en la superficie, como lo muestra el Bioglass tipo 46S5. Si una capa de SiO2-rica forma primera y una película de fosfato de
calcio se desarrolla más tarde (46 a 55% en moles de SiO2 muestras) o no se
forma película de fosfato (60% en moles de SiO2) y luego contactodirecto con el
hueso no se produce [Park y Lagos,
1992]. La región aproximada del sistema SiO2-CaO-Na2O para el
tejido de vidrio-cerámica
reacción se muestra en la figura. 2 . Como se puede ver, la mejor región (región A) para la
unión del
tejido es la buena composición dada por Bioglass tipo 46S5.2 (ver Tabla 13)
[Park y Lagos, 1992].
Ceravital
La composición de Ceravital es similar a la de Bioglass en el contenido de SiO2
pero difiere algo en otro componentes (ver Tabla 13). Con el fin de
controlar la velocidad de disolución, Al2O3, TiO2, y se añaden en Ta2O5 Ceravital
cerámica de vidrio. Las mezclas, después de fundir en un
crisol de platino a 1500 s C durante 3 h, se recuecen y se enfrió. Las
temperaturas de nucleación y cristalización son 680 ° C y 750 ° C,
respectivamente, para cada uno 24 h. Cuando el tamaño de los cristalitos
alcanza aproximadamente 4 Å y la estructura de aguja característica no sea
formado, se detiene el proceso para obtener una cerámica de vidrio de grano
fino-estructuradas. [Park y Lagos, 1993] Cerámica de vidrio tienen varias
propiedades deseables en comparación con los vidrios y cerámicas. La térmico
coeficiente de expansión es muy baja, típicamente de 10-7 a 10-5 ° C-1, y en
algunos casos incluso se pueden hacer negativa. Debido a la granulometría
controlada y una resistencia
mejorada a daños en la superficie, la resistencia
a la tracción de estos materiales se puede incrementar por lo menos un factor
de dos, de aproximadamente100 a 200 MPa. la resistencia al rayado y
la abrasión de la cerámica de vidrio es similar a la de zafiro [Park y Lakes,
1992]. Una micrografía electrónica de transmisión de Bioglass
vidrio cerámico implantado en el fémur de ratas para 6 semanas mostró contactos
íntimos entre el hueso mineralizado y Bioglass la (Fig. 15). la resistencia mecánica de la
unión interfacial entre el hueso y cerámica Bioglass es del
mismo orden de magnitud que la resistencia de la
cerámica de vidrio a granel (850 kg/cm2 o 83,3 MPa), que es de aproximadamente
tres cuartas partes de la fuerza del
hueso anfitrión [Park y Lakes, 1992]. Una característica
negativa de la cerámica de vidrio es su fragilidad. Además, las
limitaciones en las composiciones
utilizado para producir un biocompatibile (o
osteoconductivo) vitrocerámica dificulta la producción de una cerámica de
vidrio que tiene una resistencia
mecánica sustancialmente superior. Por lo tanto, la cerámica de vidrio no puede
ser utilizado para la fabricación de grandes implantes de soporte de carga,
tales como
implantes de articulaciones. Sin embargo, pueden ser utilizados como
relleno para el material de cemento óseo, dental composites restaurativos, y
revestimiento (véase el cuadro 12). Un vaso de
cerámica que contiene 36% en peso de magnetita en una matriz
β-wollastonita-y CaOSiO2 base vítreo ha sido sintetizado para el
tratamiento de tumores óseos por hipertermia [Kokubo et al., 1992].
5 Deterioro de la Cerámica
Es de gran interéssaber si la cerámica inertes tales como alúmina o
someterse estática apreciable
fatiga dinámica. Incluso para las cerámicas biodegradables,
la velocidad de degradación in vivo es de primordial importancia.
Degradación controlada de un implante con el tiempo en
la implantación es deseable. Por encima de un crítico
nivel de estrés, la resistencia
a la fatiga de alúmina se reduce por la presencia de agua. Esto
es debido al retraso agrietar el crecimiento, que se acelera por las moléculas
de agua [Park y Lagos, 1992]. Reducción de la fortaleza se produce
si el agua penetra en la cerámica. Disminución de la fuerza
no se observó en muestras que no
mostrar marcas de agua en la superficie de fractura (Fig. 16). La
presencia de una pequeña cantidad de sílice en uno lote de muestra puede haber contribuido a la permeación de moléculas de agua que
es perjudicial para la resistencia
[Park y Lagos, 1992]. No está claro si el mecanismo de fatiga estática opera en
un solo cristal alúmina. Es razonable suponer que la
fatiga estática se producirá si el cerámico contiene defectos o impurezas,
porque éstas actúan como
la fuente de la iniciación de la grieta y el crecimiento bajo estrés [Park y
Lakes, 1992]. Estudios sobre el comportamiento a la fatiga de depositado por
vapor fibras de carbono pirolíticos (4000 a 5000 Å de espesor) en los un
sustrato de acero inoxidable mostró que la película no se rompe a menos que el
sustrato se somete plástico deformación de 1,3 × 10-2 tensión y hasta unmillón
de ciclos de carga. Por lo tanto, la fatiga está estrechamente relacionado con
el sustrato, como
se muestra en la figura. 2 . Similar sustrato de
carbono-adherencia es la base para la carbono pirolítico depositado polímero
injertos arteriales [Park and Lakes, 1992]. La vida de fatiga de la cerámica
puede ser predicha por el supuesto de que la fractura por fatiga se debe a la
lenta crecimiento de las fallas preexistentes. En general, la distribución de
la fuerza, σi, de cerámica en un ambiente inerte puede ser correlacionado
con la probabilidad de fallo F por la siguiente ecuación:
FIGURA 2,15 micrografía electrónica de transmisión de hueso mineralizado bien
(b) yuxtapuesto a la cerámica de vidrio (c), que se fracturó durante el corte
(51, 500 ×). Insertar (a) es el patrón de difracción de área
de cerámica y es (b) de área de hueso. (Fuente
Beckham, CA, Greenlee, TK, Jr., Crebo, AR, 1971 La formación de hueso en el
implante de cerámica interfaz, Calc. Tiss. Res. 8:165-171.)
2 Técnicas de fabricación biocerámico
Con el fin de fabricar biocerámicas en formas cada vez más complejas, los
científicos están investigando el uso de técnicas de fabricación nuevas y
viejas. Estas técnicas van desde la adaptación de un
antiguo cerámica técnica a los últimos métodos de fabricación de piezas de alta
temperatura de cerámica para avión motores. No importa donde se perfeccionó la
técnica, el objetivo final es la fabricación de biocerámico partículas o dispositivos
en unaforma deseada de una manera consistente con las propiedades deseadas. la técnica utilizado para fabricar el dispositivo
biocerámico dependerá en gran medida de la aplicación final del
dispositivo, si es para sustitución de tejido duro o la integración del dispositivo en el
tejido circundante. Hard-tejidos de reemplazo Hard-tejido de
reemplazo implica que el dispositivo biocerámico se utilizan para aplicaciones
de soporte de carga. Aunque es deseable tener un
dispositivo con una porosidad suficiente para que el tejido circundante para
infiltrarse y adjuntar al dispositivo, la propiedad más importante e inmediata
es la resistencia del dispositivo. Con el fin de lograr esto,
se debe fabricar un implante biocerámico con una
densidad y resistencia
suficiente para imitar a la del
hueso. Sin embargo, si la parte biocerámico es
significativamente más fuerte que el hueso circundante, uno se encuentra con el
problema común que se observa con los metales llamados escudo de estrés.
la densidad de la biocerámico determina en gran medida
su resistencia
global. A medida que la densidad aumenta también lo hace la
resistencia
global de la biocerámico. Algunas de las técnicas utilizadas
para la fabricación de materiales biocerámicos densos son moldeo por inyección,
colada de gel, microemulsión bicontinua, microemulsión inversa, emulsión, y
aditivos. El moldeo por inyección es una técnica
comúnmente utilizada para formar piezas de plástico para muchas aplicaciones
comerciales tales comopartes de automóviles. Brevemente, el proceso
implica el forzar un material calentado en un molde y
luego expulsar la pieza formada a partir de la matriz. El moldeo por inyección
permite la creación de formas complejas Cihlar y Trunec (1996) encontraron que
por calcinación (1273 K, 3 h) y la molienda de la hidroxiapatita (HA) antes de
la mezcla con un aglutinante, un copolímero de etileno vinil acetato (EVA) / HA
mezcla de 63% de HA, se logró 98% densidad relativa con encogimiento sólo 16%
usando moldeo por inyección. La resistencia
a la flexión máxima fue 60 MPa para productos de HA sinterizado a 1473 K. Sin
embargo, esto todavía no es lo suficientemente fuerte como para soporte de carga aplicaciones.
También observaron que la HA descompone en α-TCP a temperaturas superiores
a 1573 K[Cihlar y Trunec, 1996]. En la colada de gel,
HA se forma utilizando la precipitación química estándar. El precipitante de
fosfato cálcico (30% w / v) se mezcla con glicerol y se filtró. La 'torta
de gel' se sinteriza a 1200 ° C durante 2 h. esta
ha producido una densidad de> 99% y una microestructura muy uniforme [Varma
y Sivakumar, 1996]. Microemulsión bicontinua, microemulsión
inversa, y la emulsión son todos los métodos basados a€‹a€‹en la química húmeda
para producir nanómetros de tamaño polvos HA. Todos los tres métodos
rendimiento> 97% de densidad relativa al sinterizar a 1200 ° C durante 2 h.
La microemulsión inversa biocontinuous y dio lugar a la partícula más pequeña
HA dos tamaños, 22y 24 nM, respectivamente [Lim et al., 1997]. Otra estrategia
para aumentar la densidad de la cerámica es el uso de
aditivos o impurezas en peso pequeña porcentajes durante la sinterización. Los principales inconvenientes de esta técnica incluyen (1) la
posible descomposición de la biocerámico puro original y (2) todos o partes de
la biocerámico no ser biocompatible. Suchanek et al.
(1997) estudiaron la adición de varios aditivos diferentes a HA en cantidades
de 5% en peso. Los aditivos estudiados fueron K2CO3,
Na2CO3, H3BO3, KF, CaCl2, KCl, KH2PO4, n (KPO3), Na2Si2O5, Na2P2O7, Na3PO4,
(NaPO3) n, Na5P3O10 y β NaCaPO4. HA tiene una tenacidad a la
fractura de 1 MPa · m1 / 2, mientras que el hueso humano tiene una tenacidad a
la fractura de 2 a 12 MPa · m1 Una de las maneras de mejorar la
propiedades mecánicas es mejorar la densificación de HA. Suchanek et al. (1997)
encontraron que la aditivos siguientes (. 5% en peso) no mejoró la
densificación de HA: H3BO3, CaCl2, KCl, KH2PO4
(KPO3) n, y Na2Si2O5. La densificación de HA se mejoró mediante la adición (5
en peso ) De K2CO3, Na2CO3, KF,
Na2P2O7, Na3PO4, (NaPO3) n, Na5P3O10 y β NaCaPO4. Sin embargo, H3BO3, CaCl2, KH2PO4, (KPO3) n, Na2Si2O5, K2CO3,
Na2CO3, y KF producido la formación de β-TCP o CaO. el sodio fosfatos utilizados en este estudio se añadieron a
HA sin la formación de β-TCP o CaO. el único
compuesto que densificación mejorada, no causar la formación de β-TCP o
CaO, y proporcionan una interfaz débil HA fueβ-NaCaPO4. Otro
aditivo que se ha investigado para mejorar el rendimiento de HA es litio (Li).
La Además de litio puede aumentar la microdureza y produce
una microestructura fina en HA. Fanovich et al. (1998) encontraron que la
adición de 0 % en peso de Li a HA producido la
microdureza máximo (5,9 GPa). Sin embargo, la adición de altas
cantidades de Li a HA resultados en el crecimiento anormal del grano y poros grandes. Además, la adición de Li a los resultados de HA en la formación de
β-TCP al sinterizar. Zirconia ha sido utilizado como un aditivo para HA con el fin de mejorar su
resistencia
mecánica. Kawashima et al. (1997) encontraron que la adición de zirconia
parcialmente estabilizada (PSZ) de HA se puede utilizar para aumentar la resistencia a la fractura
a 2 MPa · m1 / El hueso tiene una tenacidad a la fractura de
2-12 MPa · m1 / 2 [Suchanek et al., 1997]. PSZ se añadió a HA en diferentes
porcentajes (17, 33, 50% en peso) y se encontró que 50% en peso de PSZ tenía la
más alta tenacidad de fractura. La energía superficial
de la PSZ-HA no fue significativamente diferente
de HA solo. Esto sugiere que el compuesto PSZ-HA podría ser biocompatibles
debido a la
similitud de la superficie con HA [Kawashima et al., 1997].
Tissue Integration
La porosidad es un factor crítico para el crecimiento
y la integración de un tejido en el implante biocerámico. En en particular la
porosidad abierta, que está conectado a la superficie exterior, es crítico para
la integración detejido en la cerámica especialmente si el biocerámico es
inerte. Varios métodos han sido desarrollados para
formar cerámicas porosas, dos de los cuales son la consolidación de almidón y
fundición de goteo. En la consolidación de almidón (Tabla 2 ),
polvos de almidón de un tamaño específico se mezclan con un biocerámico
suspensión en un porcentaje en peso predeterminado. Después
del calentamiento, el almidón de absorción de agua de la lechada mezcla y se
hinchan. Después de la sinterización de la mezcla de
almidón-biocerámico, el almidón se ha quemado y ellos poros se dejan en su
lugar. Consolidación almidón se ha utilizado para crear formas complejas
en alúmina con porosidades últimas entre 23 y 70% vol. Controlando el contenido
de almidón, se puede controlar la final porosidad y tamaños de poro
resultantes. Los poros grandes formadas utilizando la consolidación de almidón
en alúmina fueron en el intervalo de tamaño de 10 a 80 micras, mientras que los
pequeños poros varió entre 0 y 9,5 micras [Lyckfeldt
y Ferreira, 1998]. Liu (1996) utilizaron una técnica de fundición por goteo
(Tabla 15) para formar gránulos porosos de HA con tamaños de poro de 95 a 400
micras. Los gránulos tenían una porosidad total 24 a 76% vol. La HA fue hecho
en una suspensión usando agua y poli (vinil butiral) los polvos. La suspensión
fue luego gotea sobre una superficie de molde esférico. Esta técnica es similar
a la de la fundición de goteo por goteo una suspensión de HA en un baño denitrógeno líquido. en
ambos procedimientos de instancias, la calcinación y la sinterización se
utilizan para producir el producto final [Liu, 1996].
Agradecimientos
El autor agradece al Dr. Joon B. Parque por invitarme a escribir este capítulo, así como para
la prestación del
estructura básica de su libro para ampliar. El autor agradece
a su esposa, Zoe, por su paciencia y la comprensión y el Dr. Hofmann MC por su
apoyo y ayuda.
In Memoriam
En memoria del
Dr. PK Bajpai, que nos dejó a principios de 1998, me gustaría compartir nuestra
receta de laboratorio para hidroxiapatita. El laboratorio del Dr. Bajpai y la
investigación en la Universidad de Dayton ha terminado después de más de 30
años, pero sentí que sería apropiado compartir esta receta como una manera de
alentar a otros científicos a seguir explorando las posibilidades de materiales
biocerámicos.
Método de síntesis de hidroxiapatita
Prepare las siguientes soluciones
Solución 1: Se disuelven 157,6 g de calcio tetrahidrato de nitrato de [Ca (NO3)
24H2O] en 500 ml de agua DI. Llevar la solución a un
pH de 11 por adición de hidróxido de amonio ≈ 70 ml [NH4OH]. Llevar la
solución a 800 ml con agua DI.
Solución 2: Se disuelven 52 g de fosfato dibásico de
amonio [(NH4) 2HPO4] en 500 ml de agua DI. Llevar la solución a un pH de 11 por adición de hidróxido de amonio ≈ 150
ml [NH4OH]. añadir
Agua DI hasta que el precipitado se disuelve completamente, 250-350 ml.
Nota especial: Si utiliza nitrato de calcio [Ca(NO3) 2nH2O] en lugar de
tetrahidrato de nitrato de calcio que necesita para volver a calcular la
cantidad de nitrato de calcio a añadir para obtener la solución 1 sobre la base
de la ausencia de los otros cuatro aguas. Si no lo hace,
usted tendrá que agregar una gran cantidad de hidróxido de amonio a pH de la
solución.
1. Añadir la mitad de la solución de 1 a un embudo de decantación 2-L.
Añadir la mitad de la solución 2 a un
embudo de decantación 2-L
3. Valorar ambas soluciones a un vaso de precipitados
de 4-L con calor y agitación constante.
4. Hervir suavemente durante 30 min
5. Repita los pasos 1-4 para el resto de las soluciones 1 y
6. Deje enfriar por completo, lo que permite
precipitado se asiente al fondo de la cubeta.
7. Verter el contenido del
vaso de precipitados en botellas de polipropileno de 250 ml
8. Centrifugar botellas durante 10 min a (10.000 rpm) 16.000 g
9. Se recoge el precipitado a partir de las seis botellas en dos y resuspender
con agua DI.
10. Llenar las cuatro botellas vacías con la mezcla de reacción y se centrifuga
como
antes de los seis.
11. Recoger precipitante de las dos botellas que fueron resuspendidas con agua
DI.
1 Combine el resto de cuatro botellas en dos botellas y resuspender con agua
DI.
13. Repita los pasos 10-12 en caso necesario.
14. Precipitado seco durante 24-48 horas a 70 ° C
15. Calcinar el precipitado durante 1 hora a 1140 ° C
16. Producto molido y tamizado como se desee.
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