Биокерамика

Биокерамика

Биокерамика: Инновации в медицине и промышленности

Биокерамика и биостекло представляют собой уникальные керамические материалы, обладающие биосовместимостью, что делает их важными компонентами в области биомедицинских технологий. Эти материалы варьируются от инертных керамических оксидов, которые не взаимодействуют с организмом, до рассасывающихся веществ, которые постепенно заменяются тканями организма после выполнения своей функции. Биокерамика находит широкое применение в различных медицинских процедурах, включая имплантацию, где она используется как жесткий материал, а в некоторых случаях и в гибкой форме.

История биокерамики

История использования керамических материалов в медицине начинается задолго до появления современных технологий. До 1925 года в имплантационной хирургии использовались в основном чистые металлы. Несмотря на примитивные хирургические методы того времени, эти материалы продемонстрировали удивительные результаты. В 1930-х годах началась новая эра хирургии, когда впервые начали использовать сплавы, такие как виталий.

В 1969 году Л. Л. Хенч и его коллеги сделали важное открытие: различные виды стекол и керамики могут связываться с живой костью. Это открытие стало результатом обсуждения, которое Хенч вел с полковником, вернувшимся с войны во Вьетнаме. Полковник рассказал о проблемах отторжения имплантатов, что вдохновило Хенча на исследование биосовместимых материалов. В результате его работы был создан новый материал, названный биостеклом, который стал основой для развития области биокерамики. В 1988 году в Киото, Япония, прошел первый международный симпозиум по биокерамике, что свидетельствует о растущем интересе к этой теме.

Применение биокерамики

Сегодня биокерамика широко используется в медицине, особенно в качестве зубных и костных имплантатов. Хирургическая металлокерамика стала стандартом в практике, а заменители суставов часто покрываются биокерамическими материалами для снижения износа и воспалительных реакций. Биокерамика также находит применение в кардиостимуляторах, аппаратах для диализа и респираторах.

Механические свойства и состав

Биокерамика предназначена для использования в экстракорпоральных системах, таких как диализ, и в инженерных биореакторах, но наибольшее распространение она получила в качестве имплантатов. Керамика обладает множеством преимуществ благодаря своим физико-химическим свойствам. Она инертна в организме человека, а ее высокая твердость и устойчивость к износу делают ее идеальным материалом для замены костей и зубов. Некоторые виды керамики также обладают отличной устойчивостью к трению, что делает их полезными для замены суставов.

Среди биокерамических материалов можно выделить оксид алюминия (Al2O3), который имеет длительный срок службы и используется в различных медицинских приложениях, включая имплантаты для среднего уха и глазные протезы. Алюмосиликаты, в свою очередь, часто применяются в зубных протезах, как в чистом виде, так и в составе керамических полимерных композитов. Эти композиты могут заменить амальгамы, которые могут быть токсичными.

Цирконий, легированный оксидом иттрия, стал альтернативой оксиду алюминия для костно-суставных протезов благодаря своей высокой прочности и устойчивости к усталости. Стекловидный углерод, легкий и устойчивый к износу, используется