Биокерамика что это такое

Что такое биокерамическая эмаль в микроволновке

Микроволновка стала привычным и нужным элементом современной кухни. Полезный агрегат может за короткий срок выполнить самые разные действия, на которые обычно у хозяйки уходит много времени.

Производители устройств озабочены не только тем, чтобы заставить СВЧ-волны выполнять работу повара. Главная задача создателей — сделать все, чтобы использование микроволновок было безопасным для здоровья человека.

Это зависит от материалов, применяемых во внутренней камере, ведь они постоянно подвергаются воздействию высокой температуры и инфракрасного излучения.
Поверхности современных печей делают из нержавейки или покрывают разными составами:

Познакомимся с последним из перечисленных веществ, очень популярным и у производителей, и у потребителей СВЧ-печей.

Состав и свойства биокерамики, используемой в микроволновке

Эмаль, получившая название биокерамической, — материал молодой. Он появился в результате самых новых технологических достижений, не случайно его часто называют вторым именем – нанокерамикой.

Для получения эмали использовали сверхпрочный сплав из нескольких химических элементов:

Ученые нашли такие пропорции, которые позволили создать эмаль, удивительно подходящую для микроволновок.

Справка. Слой биокерамики, нанесенный на стенки СВЧ, в процессе нагревания не поглощают инфракрасные волны, а возвращает их внутрь печи.

Таким образом, каждая панель становится дополнительным источником излучения, оказывает равномерное и всестороннее воздействие на продукты.

Почему биокерамику считают лучшим вариантом для внутренней поверхности СВЧ

Сплав из титана, кальция и кремния первоначально применяли в медицине, где он проявил себя наилучшим способом.

В производстве кухонных печей состав используется всего десятилетие. Но этого времени хватило, чтобы убедиться: на сегодняшний день биокерамическая эмаль – лучшее покрытие.
Такая высокая оценка объясняется многими достоинствами вещества.

Безопасность

Излучение, создаваемое сплавом, не является вредным для человека из-за минимального диапазона инфракрасных волн. Показатель от 4 до 14 микрон, который имеет данная эмаль, совпадает с излучением самого человека.

Полезное воздействие на продукты

Подвергая мясо, рыбу, овощи, выпечку тепловой обработке, биокерамика создает условия для максимального сохранения витаминов и других полезных веществ. Благодаря эмали из нанокерамики, витаминов остается больше, чем при обычной жарке или варке.

Снижение энергозатрат

Способность не поглощать, а отталкивать волны приводит к тому, что стенки камеры меньше нагреваются. Вся температура расходуется на тепловую обработку продуктов, причем она производится значительно быстрее, чем в СВЧ с другими панелями. Таким образом, работающая микроволновка не приводит к увеличению счетов за электричество.

Практичность

Слой современного сплава, нанесенный на стенки устройства, повышает их прочность, защищает от вмятин, царапин и других повреждений, имеющих механический характер. Это увеличивает срок использования, обеспечивает беспроблемное функционирование прибора.

Еще одним достоинством таких печей становится простота ухода. Биокерамика оказалась антипригарным материалом. На ней почти не остается жира, а при его появлении в небольших количествах очистить стенки удается легко.

Отрицательные стороны биокерамической эмали

Можно ли найти минусы у нанокерамики?
Сразу ответим: у самого материала их не обнаружено.
Недостатками микроволновок с биокерамикой можно считать следующее.

Источник

Биокерамика в эндодонтии

Основная причина апикального и перирадикулярного периодонтита – микробная инвазия в заапикальное пространство. Таким образом, цель эндодонтического лечения состоит в том, чтобы предупредить микробную контаминацию в системе корневого канала, а также в очистке его пространства от уже имеющихся микроорганизмов. Контроль за качеством эндодонтического вмешательства проводят по данным клинического осмотра и рентгенологической диагностики. Часто заблуждение состоит в том, что эндодонтическое лечение предусматривает вмешательство в структуру канала, возможное повторное вмешательство, и при неуспешности двух предыдущих – проведение процедуры апикальной хирургии. Но, сохранение витальности пульпы – это тоже эндодонтия, ведь здоровая пульпа – это залог здорового состояния периодонта. Таким образом, покрытие пульпы и проведение пульпотомии – это неотъемлемые составляющие эндодонтической практики. Лечение корневого канала включает две фазы: фазу контроля микробной контаминации (инструментальная обработка, ирригации, назначение препаратов) и фазу восстановления (пломбирования эндодонтического пространства). В эндодонтии существует лишь один вид материалов, идеально подходящий для использования в обеих этих фазах – биокерамика, которая уже много лег успешно применяется в стоматологии.

Определение биокерамики

Биокерамика является подвидом керамических материалов, которые разработаны специально для медицинских и стоматологических целей. Она состоит из алюминия и циркония, биоактивного стекла, покрытий и композита, гидроксиапатита, резорбируемого кальций фосфата и рентгенконтрастных частиц стекла. Биокерамика широко применяется при восстановлении суставов, для биопокрытий имплантатов, и в качестве резорбируемых мембран, которые поддерживают определенный объем необходимого пространства на протяжении ограниченного периода времени.

Биокерамика классифицируется на:

В настоящее время существует много представителей биокерамики, которые используются в стоматологии и медицине. Керамика на основе алюминия и циркония является биоинертной и применяется в ортопедии. Биоактивная стеклокерамика доступна в стоматологии под разными брендовыми именами, а пористая керамика по типу кальций фосфата часто используется для восстановления костных дефектов. Отдельные представители биокерамики, по типу таковой на основе силиката кальция (минерал триоксид агрегат [MTA], ProRoot MTA Root Repair, Dentsply Sirona) или на основе биоагрегата (DiaRoot BioAggregate, DiaDent) также использовались в стоматологии в качестве материалов для восстановления дефектов в структуре корня и для апикального выполнения эндодонтического пространства.

Свойства эндодонтической биокерамики

Эндодонтическая биокерамика не чувствительна к влаге и контаминации кровью, то есть качество ее применения не зависит от техники выполнения процедуры. Она также размерно стабильна, и при затвердевании несколько расширяется. В своем стабильном состоянии биокерамика очень твердая и идеально уплотнена, при этом не растворяется на протяжении долгого периода времени, обеспечивая, таким образом, профилактику микроподтекания. В ходе затвердевания рН материала повышается до 12 в результате реакции гидратации. В процессе таковой сначала образуется кальций гидроксид, который после растворяется на ионы кальция и гидроксила. Высокое рН материала в ходе затвердевания обеспечивает его антибактериальные свойства. В стабильном состоянии материал является не только полностью биосовместимым, но и биоактивным. При контакте биокерамики с окружающими жидкостями происходит высвобождение кальций гидроксида, который может взаимодействовать с фосфатами в составе жидкостей и обеспечивать формирование гидроксиапатита. Данные свойства материала можно категоризировать как индуктивные по отношению к окружающим твердым тканям. Учитывая все это, очевидно, что биокерамика является материалом выбора для перекрытия пульпы, выполнения пространства после проведения процедуры пульпотомии, восстановления дефектов корня в результате перфораций, заполнения эндодонтического пространства и обтурации зубов с несформированным корнем для индукции процесса апексификации.

Доступные биокерамики в эндодонтии

Немногие клиницисты понимают, что оригинально MTA является классическим биокерамическим материалом с добавлением некоторых тяжелых металлов. Он характеризуется всеми свойствами биокерамики, включая высокий уровень рН при затвердевании, биосовместимость и биоактивность, а также идеальные параметры уплотнения. Однако материалу присущи и некоторые недостатки. Время затвердевания составляет около 3 часов. В ходе его приготовления материал нужно замешивать, что увеличивает его расход. Как серый, так и белый МТА окрашивают дентин, очевидно из-за наличия в их структуре тяжелых металлов, или же из-за включения пигментов из крови в ходе процесса затвердевания. Также МТА довольно трудно вносить в узкие каналы. Для коррекции всех этих недостатков МТА постоянно модифицируется, но всякие изменения влияют также и на его начальные почти идеальные химические и физические характеристики.

Biodentine

Biodentine (Septodont) считается представителем второго поколения биокерамики. Его характеристики аналогичны МТА, и, таким образом, он может использоваться по всем тем же показаниям, что и МТА. Однако, в отличие от МТА он затвердевает гораздо быстрее (10-12 минут), и по своей плотности более приближается к показателям дентина. Недостаток материала состоит в форме его доставки: подача биодентина возможна лишь на протяжении 30 секунд из капсулы, и как правило используемый объем в большинстве случаев меньше того, который находиться в капсуле

Предварительно смешанные биокерамики

Фото 1. Заполнение эндопространства биокерамикой: срез на расстоянии 0,5 мм от апекса.

Фото 2. Заполнение эндопространства биокерамикой: срез на расстоянии 1,5 мм от апекса.

Фото 3. Заполнение эндопространства биокерамикой: срез на расстоянии 3,0 мм от апекса.

Фото 4. Рентгенограмма зуба до заполнения корня биокерамикой.

Фото 5. Рентгенограмма зуба после заполнения корня биокерамикой.

Связь данных гуттаперчевых штифтов и биокерамического силлера обеспечивает максимальное уплотнение эндопространства, таким образом, минимизируя риск развития потенциального микроподтекания. При необходимости повторного лечения та же гуттаперча служит путеводной нитью для прохождения канала. На сегодняшний день проведено более 50 исследований, доказывающих эффективность применения предварительно смешанных биокерамиков. Недавнее исследование, сравнивающее результаты апикоэктомии с ретроградным пломбированием MTA и биокерамическом аналогом на собаках, показало, что биокерамика позволила достичь немного лучшего результата вмешательства, очевидно, благодаря своим адаптированным манипуляционным свойствам.

Показания и примеры клинических случаев

Прямое и непрямое покрытие пульпы

Исторически сложилось так, что поначалу эндодонтисты не рекомендовали проводить никаких манипуляций в области интактной пульпы кариозно пораженных зубов. Но исследования, проведенные в 1970-х годах, показали, что с пульпой при глубоких кариозных полостях все-таки нужно что-то делать. Первые результаты подобных вмешательств не были достаточно успешными, поскольку после покрытия пульпы кальцием врачи использовали амальгаму в качестве основного реставрационного материала корональной части. Логично, что микроподтекания, которые развивались на границе интерфейса амальгамы и зуба, негативно влияли и на кальцийсодержащую прокладку. В отдельных случаях врачи отметили эффект кальцификации каналов, в иных же – некроз пульпы и развитие периодонтита. Ясно было одно: надо было что-то менять. Новые исследования и наблюдения серии клинических случаев показали, что если используемое основание является антибактериальным (например, гидроксид кальция), и после отверждения обеспечивает хорошее уплотнение и стабильность, то независимо от того, покрывалась пульпа прямо и непрямо, прогноз подобного вмешательства является благоприятным. У людей молодого возраста подобный вид терапии должен рассматриваться как лечение выбора.

Клинический случай 1: прямое покрытие пульпы

На фото 6 показана рентгенограмма зуба № 19 до лечения с наличием кариозного поражения у 20-летнего пациента. Диагноз обратимого пульпита был поставлен на основании анализа анамнеза и данных клинического осмотра. После выполнения анестезии и препарирования было отмечено обнажение пульпы (фото 7), область которой перекрыли BC RRM-Fast Se (фото 8). После полного отвердения BC RRM-Fast Se, дефект восстановили композитом и провели контрольную рентгенографию (фото 9). Через 6 месяцев зуб не проявлял никакой симптоматики, и по данным диагностики оставался витальным. Рентгенологических признаков патологии не отмечалось (фото 10).

Фото 6. Рентгенограмма 19 зуба со значительным кариозным поражением.

Фото 7. Вид зуба после удаления кариозного очага.

Фото 8. Прямое покрытие пульпы биокерамикой BC Putty.

Фото 9. Рентгенограмма зуба после покрытия пульпы биокерамикой.

Фото 10. Рентгенограмма зуба через полгода после покрытия пульпы биокерамикой.

Клинический случай 2: Пульпотомия

В этом случае зуб в ходе диагностики был витальным, однако демонстрировал признаки необратимого пульпита. Лечение с проведением полной пульпитомии было выбрано для улучшения прогноза функционирования оставшейся части пульпы. На рентгенограмме до лечения можно обнаружить кариозный очаг в области 11 зуба, а также незначительное расширение периодонтальной связки. Полная пульпотомия проводилась с использованием материала BC putty (фото 12). После отверждения материала была выполнена композитная реставрация и контрольная рентгенограмма. Через 1 год после лечения зуб не демонстрировал никаких симптомов, а на рентгенограмме были отмечены признаки продолжения развития корня (фото 13) в условиях здоровых периодонтальных тканей. Следов кальцификации в резидуальной части пульпы отмечено не было (таковые часто формируются при использовании гидроксида кальция). Рентгенограмма, полученная в области противоположного зуба, продемонстрировала сходную степень развития корня (фото 14).

Фото 11. Рентгенограмма зуба до лечения.

Фото 12. Рентгенограмма зуба после выполнения пульпотомии.

Фото 13. Рентгенограмма зуба через 1 год после пульпотомии.

Фото 14. Вид зуба с противоположной стороны (для сравнения).

Клинический случай 3: Апикоэктомия и ретроградное пломбирование

Пациент обратился за помощью с клиническими симптомами и рентгенографическими признаками постэндодонтических нарушений (фото 15). Было установлено, что выступ в области мезиальных каналов препятствует благоприятному прогнозу повторного эндодонтического лечения, и, таким образом, было принято решение провести процедуру апикоэктомии. В ходе проведения вмешательства был обнаружен перешеек между двумя основными каналами зуба (фото 16). Ретроградное пломбирование проводили как в области основных каналов, так и в области перешейка посредством BC RRM-Putty (фото 17). В ходе 20-месячного мониторинга никаких нарушений в пролеченном зубе зарегистрировать не удалось (фото 18).

Фото 15. Рентгенограмма до лечения.

Фото 16. Вид после апикоэктомии.

Фото 17. Заполнение перешейка после апикоэктомии.

Фото 18. Рентгенограмма через 20 месяцев после заполнения ретропространства BC Putty.

Обтурация корневого канала

Исторически обтурация корневого канала является наименее прогнозируемым эндодонтическим вмешательством. Обычно для этой процедуры врачи используют филеры (серебряные или гуттаперчевые штифты) и силеры, которые помогают добиться надлежащего уплотнения. Традиционные герметики сжимаются в объеме при отверждении, и со временем вымываются. Отдельные их представители характеризуются наличием адгезии к дентину, но не к филлеру. Для минимизации данного эффекта и уменьшения риска образования микрозазора подходы к обтурации канала продолжали модифицироваться. С этой целью были разработаны методы холодной латеральной и горячей вертикальной конденсации. Но при этом латеральная холодная конденсация гуттаперчи характеризуется чрезмерной диспозицией силера в области дополнительных канальцев, в то время как для горячей вертикальной конденсации необходимо удалить чрезмерное количество коронального дентина для продвижения наконечника плаггера на расстояние 4 мм от апекса. Кроме того, после нагревания гуттаперчи и при охлаждении она сжимается даже больше, чем обычный герметик. Все это повышает риск повторной бактериальной контаминации.

Фото 19. Рентгенограмма до лечения: апикальный периодонтит.

Фото 20. Рентгенограмма после лечения.

Фото 21. Вид через 5 лет после лечения.

Авторы:
Martin Trope, DMD
Gilberto Debelian, DMD, PhD

Источник

Содержание

История

До 1925 года материалы, используемые в хирургии имплантатов, были в основном относительно чистыми металлами. Успех этих материалов был удивительным, учитывая относительно примитивные хирургические методы. 1930-е годы ознаменовали начало эры лучших хирургических методов, а также первое использование сплавов, таких как виталлий.

В 1969 году Л. Л. Хенч и другие обнаружили, что различные виды стекол и керамики могут связываться с живой костью. [4] [5] Хенч был вдохновлен этой идеей по дороге на конференцию по материалам. Он сидел рядом с полковником, только что вернувшимся с войны во Вьетнаме. Полковник поделился, что после ранения тела солдат часто отторгали имплант. Хенч был заинтригован и начал исследовать биосовместимые материалы. Конечным продуктом стал новый материал, который он назвал биостекло. Эта работа вдохновила на создание новой области биокерамики. [6] С открытием биостекла интерес к биокерамике быстро вырос.

26 апреля 1988 г. в Киото, Япония, прошел первый международный симпозиум по биокерамике. [7]

Приложения

Керамика в настоящее время широко используется в медицине в качестве стоматологический и кость имплантаты. [8] [9] Хирургический металлокерамика используются регулярно. Замены суставов обычно покрывают биокерамическими материалами, чтобы уменьшить износ и воспалительную реакцию. Другие примеры медицинского использования биокерамики находятся в кардиостимуляторы, аппараты для диализа почек и респираторы. [6] Мировой спрос на медицинскую керамику и керамические компоненты составил около 9,8 млрд долларов США в 2010 году. Согласно прогнозам, в последующие годы его ежегодный рост составит от 6 до 7 процентов, при этом мировая рыночная стоимость увеличится до 15,3 млрд долларов США к 2015 году и достигнет 18,5 млрд долларов США к 2018 году. [10]

Механические свойства и состав

Биокерамика предназначена для использования в системах экстракорпорального кровообращения (диализ например) или инженерные биореакторы; однако они наиболее распространены как имплантаты. [11] Керамика находит множество применений в качестве биоматериалов благодаря своим физико-химическим свойствам. Их преимущество в том, что они инертны по отношению к человеческому телу, а их твердость и устойчивость к истиранию делают их полезными для замены костей и зубов. Некоторые керамические материалы также обладают отличной устойчивостью к трению, что делает их полезными в качестве материалов для замены при неисправности. суставы. Такие свойства, как внешний вид и электрическая изоляция, также важны для конкретных биомедицинских приложений.

Некоторые биокерамики содержат глинозем (Al₂О₃), поскольку их продолжительность жизни больше, чем у пациента. Материал можно использовать во внутренней слуховые косточки, глазные протезы, электрическая изоляция для кардиостимуляторов, отверстия катетеров и в многочисленных прототипах имплантируемых систем, таких как сердечные насосы. [12]

Стекловидный углерод также используется, поскольку он легкий, устойчивый к износу и совместимый с кровью. Он в основном используется при замене сердечного клапана. Алмаз можно использовать для тех же целей, но в виде покрытия. [12]

Фосфат кальцияВ настоящее время керамика на основе керамики является предпочтительным материалом для замены костей в ортопедических и челюстно-лицевых областях, поскольку по структуре и химическому составу они аналогичны основной минеральной фазе кости. Такие синтетические заменители кости или материалы каркаса обычно являются пористыми, что обеспечивает увеличенную площадь поверхности, которая способствует остеоинтеграции, включая колонизацию клеток и реваскуляризацию. Однако такие пористые материалы обычно обладают меньшей механической прочностью по сравнению с костью, что делает имплантаты с высокой пористостью очень хрупкими. Поскольку модуль упругости Значения керамических материалов обычно выше, чем у окружающей костной ткани, имплантат может вызывать механические напряжения на границе раздела костей. [11] Фосфаты кальция, обычно содержащиеся в биокерамике, включают гидроксиапатит (ГАП) Ca₁₀(PO₄)₆(ОЙ)₂; трикальцийфосфат β (β TCP): Ca₃ (PO₄)₂; и смеси HAP и β TCP.

Таблица 1: Применение биокерамики [12]

Таблица 2: Механические свойства керамических биоматериалов [12]

Многоцелевой

Специальное использование

Биосовместимость

Обработка

Технически керамика состоит из таких сырьевых материалов, как порошки и натуральные или синтетические материалы. химические добавки, способствуя уплотнению (горячему, холодному или изостатическому), схватыванию (гидравлическому или химическому) или ускорению спекание процессы. В зависимости от используемого состава и процесса формования биокерамика может различаться по плотности и пористости. цементы, керамические покрытия или керамические композиты. Для биокерамики, включая биостекло, часто требуется пористость. Чтобы улучшить характеристики трансплантированной пористой биокерамики, доступны многочисленные методы обработки для контроля пористость, распределение пор по размерам и выравнивание пор. Для кристаллических материалов размер зерна и кристаллические дефекты обеспечивают дополнительные пути для усиления биодеградации и остеоинтеграции, которые являются ключевыми для эффективных костных трансплантатов и материалов для костных трансплантатов. [11] Это может быть достигнуто путем включения легирующих добавок, уменьшающих зерно, и придания дефектов кристаллической структуре различными физическими средствами.

Развивающаяся технология обработки материалов, основанная на биомиметических процессах, направлена ​​на имитацию природных и биологических процессов и предлагает возможность изготовления биокерамики при температуре окружающей среды, а не с помощью традиционных или гидротермальных процессов [GRO 96]. Перспектива использования этих относительно низких температур обработки открывает возможности для минеральных органических комбинаций с улучшенными биологическими свойствами за счет добавления белков и биологически активных молекул (факторов роста, антибиотиков, противоопухолевых агентов и т. Д.). Однако эти материалы имеют плохие механические свойства, которые можно частично улучшить, комбинируя их со связывающими белками. [11]

Коммерческое использование

Обычные биоактивные материалы, коммерчески доступные для клинического использования, включают биоактивное стекло 45S5, биоактивную стеклокерамику A / W, плотную синтетическую ГК и биоактивные композиты, такие как полиэтилен–ГК смесь. Все эти материалы образуют межфазную связь с прилегающей тканью. [13]

Биокерамика из оксида алюминия высокой чистоты в настоящее время коммерчески доступна от различных производителей. Британский производитель Morgan Advanced Ceramics (MAC) начал производство ортопедических устройств в 1985 году и быстро стал признанным поставщиком керамических головок бедренной кости для замены тазобедренного сустава. MAC Bioceramics имеет самую долгую историю клинических испытаний глиноземных керамических материалов, производя глинозем HIP Vitox® с 1985 года. [14] Некоторые кальций-дефицитные фосфаты со структурой апатита, таким образом, были коммерциализированы как «трикальцийфосфат», хотя они не проявляли ожидаемой кристаллической структуры трикальцийфосфата. [14]

В настоящее время многочисленные коммерческие продукты, описываемые как HA, доступны в различных физических формах (например, гранулы, специально разработанные блоки для конкретных применений). ГК / полимерный композит (ГК / полиэтилен, HAPEXTM) также коммерчески доступен для ушных имплантатов, абразивов и покрытий с плазменным напылением для ортопедических и дентальных имплантатов. [14]

Будущие тенденции

Биокерамика была предложена в качестве возможного лечения рак. Было предложено два метода лечения: гипертермия и лучевая терапия. Лечение гипертермии включает имплантацию биокерамического материала, содержащего феррит или другой магнитный материал. [15] Затем на эту область воздействует переменное магнитное поле, которое вызывает нагрев имплантата и окружающей его области. В качестве альтернативы биокерамические материалы могут быть легированы β-излучающими материалами и имплантированы в раковые области. [2]

Источник