Bahan yang Digunakan dalam Implan Ortopedi

Bahan yang Digunakan dalam Implan Ortopedi

Bahan implan ortopedi juga dapat memiliki peran penting dalam prosedur fiksasi. Pemilihan bahan implan melibatkan kekakuan, korosi, biokompatibilitas dan penerimaan jaringan, di saat yang sama morfologi permukaannya mempengaruhi keseimbangannya pada kerangka atau mantel semen di dekatnya.

Bahan implan ortopedi terbaik

Bahan implan terbaik untuk ortopedi dapat didefinisikan memiliki karakteristik sebagai berikut:

  • Secara kimiawi inert;
  • Biokompatibel;
  • Kekuatan luar biasa;
  • Resistensi kelelahan yang berlebihan;
  • Modulus elastisitas rendah;
  • Benar-benar tahan korosi;
  • Ketahanan aus yang baik;
  • Murah.

Produsen implan ortopedi secara teratur melakukan investasi dalam R&D untuk memperluas material yang ada dan menemukan material baru untuk memenuhi penjelasan ini.

Bahan Implan Ortopedi yang Diproduksi

Ada 3 jenis bahan yang saat ini digunakan dalam perangkat prostetik:

  • Logam;
  • Polimer;
  • Dan keramik.

Logam: Logam yang digunakan dalam implan ortopedi mengandung paduan baja tahan karat kelas bedah (umumnya 316L), kobalt-kromium (Co-Cr), dan titanium industri alami (Ti) atau paduan titanium.

Baja tahan karat digunakan untuk implan non-permanen, yang terdiri dari perangkat fiksasi internal, karena daya lelah yang buruk dan tanggung jawab untuk mengalami deformasi plastik.

Sebelum menggunakan titanium, paduan berbasis kobalt telah menggantikan sebagian besar baja tahan karat sebagai bahan untuk implan permanen. Paduan ini biasanya lebih tahan korosi, karena terbentuknya lapisan permukaan oksida kromium yang tahan lama. Meskipun memiliki ketahanan korosi yang baik, pelepasan ion secara in vivo merupakan tantangan utama, karena kromium, nikel, dan kobalt dikenali sebagai karsinogen.

Titanium yang digunakan dalam implan ortopedi termasuk titanium komersial murni dan paduan titanium, bersama dengan Ti-6Al-4V, sebagai contoh. Logam-logam ini telah disertifikasi menjadi sangat biokompatibel. Namun, beberapa tantangan tetap ada pada pengaruh vanadium dan aluminium. Titanium dan paduannya lebih tahan korosi dibandingkan paduan Co-Cr karena pembentukan titanium oksida di permukaan. Lapisan ini, bagaimanapun, dapat menjadi keropos dan agak rapuh. Abrasi lapisan titanium oksida ini dapat mengakibatkan aliran partikel ke jaringan sekitarnya. Meskipun implan titanium telah menjadi yang paling biokompatibel, partikel puing tersebut mungkin juga menargetkan respons jaringan yang tidak diinginkan dengan pelonggaran aseptik jangka panjang berikutnya dari implan.

Polimer: Polimer dibuat dengan menghubungkan berbagai macam monomer dalam reaksi kimia. Dalam polimer organik, monomer adalah molekul alami dengan atom karbon pusat.

Polimer yang paling banyak digunakan, dalam ortopedi, adalah polietilen dengan berat molekul sangat tinggi (UHMWP) atau polietilen densitas tinggi (HDP). Untuk titik ini, polietilen adalah bahan yang baik untuk diartikulasikan dengan logam atau keramik.

Salah satu masalah utama dalam polimer adalah lambat, tergantung suhu, deformasi yang dideritanya di bawah beban, biasanya disebut “creep”. Setiap masalah lain dengan polietilen adalah yang terbaru.

Serat karbon telah digunakan untuk memperkuat energi mekanik polietilen. Meskipun intensitas creep dan tarik akan ditingkatkan, ketahanan terhadap keausan permukaan berubah menjadi menurun.

Terlepas dari implantasi yang meluas dari perangkat yang jauh lebih sedikit semen, penggunaan semen tulang yang dapat sembuh sendiri, yaitu polimer akrilik, tetap bagus. Prosedur penyemenan mutakhir bertanggung jawab untuk banyak hasil medis yang lebih baik dari implan prostetik yang disemen. Namun perlu digarisbawahi bahwa semen tidak lagi bertindak sebagai lem, tetapi hanya sebagai pengisi yang memungkinkan pengikatan mekanis implan dan peralihan beban dari prostesis ke tulang. Dibandingkan dengan tulang kortikal, polymethylmethacrylate (PMMA) rentan untuk mengenali hampir semua sifat mekanik. Modulus elastisitasnya yang rendah tampaknya merupakan peningkatan dalam hal ini memungkinkan peralihan ketegangan secara bertahap ke tulang.

Keramik: Keramik yang dioperasikan dalam implan ortopedi mengandung aluminium oksida dan kalsium fosfat. Zat keramik ini sangat tahan terhadap kompresi, namun lemah di bawah tegangan dan geser, serta rapuh.

Keramik aluminium oksida (Alumina) dibentuk melalui praktik tekanan dan suhu secara bersamaan menjadi bubuk. Sistem ini, yang disebut pengepresan hangat, berakhir dengan produk akhir dengan kepadatan besar, ukuran butiran kecil, dan sifat mekanis yang presisi.

Keramik memiliki modulus yang tinggi dibandingkan dengan tulang (330.000 mpa). Hal ini akan mengakibatkan patah tulang atau pelonggaran awal soket keramik asetabular karena tingginya modulus elastisitas yang tidak sesuai.

Meskipun tes in vitro menemukan hasil yang luar biasa pada tribology dan keausan untuk kombinasi alumina-ke-alumina (kepala dan soket), keausan yang tidak dapat diterima setelah beberapa tahun penggunaan ilmiah telah ditentukan. Penyebab lain penghentian penggunaannya adalah rendahnya kekuatan keramik ini. Properti ini dapat berdampak buruk pada inisiasi dan propagasi retak. Sebagai gantinya, keramik ke permukaan artikulasi HDP digunakan.

Keramik kalsium fosfat sangat menarik sebagai pelapis implan karena biokompatibilitas dan reaktivitasnya yang berlebihan. Paduan titanium dan titanium dilapisi dengan hidroksiapatit (HA) menggunakan berbagai teknik. Lapisan implan kalsium fosfat tersebut menghasilkan fiksasi implan berpori awal yang kuat dan pertumbuhan tulang dini.