الهندسة الحيوية والطبية

إن تطبيقات الألومينا (aloory) ، والزركونيا (ZrO₂) ، وكربيد السيليكون (SiC) ، ونيتريد السليكون (synrive) في الطب والهندسة الحيوية تثبت بشكل كامل الأداء الاستثنائي للسيراميك المتقدم كمواد حيوية.

هذه المواد مفضلة في المجال الطبي بسبب مزاياها الفريدة المشتركة:

1. التوافق الحيوي الممتاز: هذا أمر بالغ الأهمية. لا تسبب الرفض المناعي أو السمية أو ردود الفعل الالتهابية عند ملامسة الأنسجة البشرية والدم وسوائل الجسم ، ويمكن أن توجد بأمان في جسم الإنسان لفترات طويلة من الزمن.

2. خصائص ميكانيكية ممتازة:

• صلابة عالية ومقاومة التآكل: هذه تقلل بشكل كبير من توليد حطام ارتداء الزرع ، وهو أمر أساسي لنجاح عمليات زرع المفاصل.
• قوة ضغط عالية: يمكن لهذه المواد أن تتحمل الأحمال الهائلة الناتجة عن النشاط البشري.

3. الخمول الكيميائي العالي للغاية: فهي مقاومة للأحماض والقلويات والتآكل ، ومستقرة للغاية في البيئة الفسيولوجية المعقدة للجسم. لا تتحلل أو تطلق أيونات ضارة ، مما يؤدي إلى عمر خدمة طويل للغاية.

4. الماء والتشحيم: يمكن أن يشكل سطح بعض السيراميك (مثل الألومينا) طبقة سائلة ذات سائل ، مع معامل احتكاك منخفض للغاية ، وهو مناسب جدًا لواجهات المفاصل.

على الرغم من أن جميع المواد الأربعة هي السيراميك ، إلا أن عمق التطبيق وتركيزه في المجال الطبي يختلف.
1. ألومينا (Alumina)

• الألومينا هي أقدم ، والأكثر كلاسيكية ، والأكثر استخدامًا على نطاق واسع ، وخاصة كمادة لرؤوس الكرة من الأطراف الاصطناعية الورك.
• المزايا: صلابة عالية للغاية ، ومقاومة تآكل ممتازة ، وتوافق حيوي جيد ، وتاريخ طويل من النجاح السريري.
• تطبيقات محددة: مفاصل الورك والركبة الصناعية ، وزراعة الأسنان ، ومسامير العظام ، والمكونات الوسيطة.

2. زركونيا (ZrO₂)

• ZrO₂ ، من خلال تشديد التحول الطوري ، لديه صلابة كسر أعلى بكثير من الألومينا ، متحدية تصور السيراميك بأنه "هش". المزايا: صلابة عالية للغاية في الكسر وقوة الانحناء (الأقرب إلى المعدن) ، ومقاومة التآكل ، وجماليات ممتازة (لون وشفافية تشبه الأسنان الطبيعية) ، والتوافق الحيوي.
• تطبيقات محددة:الأسنانالترميم ، مفاصل الورك الاصطناعية ، ومحامل رأس الفخذ.

3-نيتريد السليكون (siation nركيا)

• نيتريد السيليكون هو بيوسيراميك ناشئ مع إمكانات كبيرة ، ويضم العديد من الخصائص التي تعتبر متفوقة على المواد التقليدية.
• المزايا: خصائص الاحتكاك الشبيهة بالعظام (تسهيل التكامل العظمي) ، خصائص هشاشة العظام (تعزيز نمو العظام) ، مقاومة ممتازة للعدوى (هيكل السطح يمنع التصاق البكتيريا) ، الرؤية (لا توجد قطع أثرية في الأشعة السينية والمسح الضوئي CT ، وتسهيل الملاحظة بعد العملية الجراحية) ، قوة وصلابة عالية.
• تطبيقات محددة: أقفاص الانصهار في العمود الفقري (هذا هو التطبيق الأكثر ثورية من نيتريد السيليكون) ، بدائل الطعوم العظمية ، واستبدال المفاصل الصغيرة.

4. كربيد السيليكون (SiC)

• تميل التطبيقات الطبية لكربيد السيليكون إلى التركيز أكثر على التغليف بدلاً من الحمل المباشر ، والاستفادة من الخمول الكيميائي الذي لا مثيل له والتوافق الحيوي.
• المزايا: الخمول الكيميائي الشديد والاستقرار (لا يوجد أي تدهور في الجسم) ، توافق حيوي ممتاز ، صلابة عالية ، وخصائص أشباه الموصلات.
• تطبيقات محددة: طلاء تغليف للأجهزة الطبية القابلة للزرع على المدى الطويل ، طلاء تقسية الأعضاء ، والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS).