Biyoseramiklerin Uygulama Alanları

Ortopedik uygulamalarda seramik

Ortopedik uygulamalarda günümüze kadar çok çesitli biyomalzemeler kullanılmıstır. Bu malzemelerin çogunun biyolojik ve klinik davranısları hakkında bilgimiz var. En önemli husus istenen gereksinimleri karsılayacak en uygun biyomalzeme seçimidir. Burada implantasyon zamanını da göz önünde bulundurmak kritiktir. Çünkü kısa süreli implantlardaki kosullar uzun sürelilerdeki kadar kısıtlayıcı ve katı degildir. ( Chu, C.C., 1982 )

Biyomalzemelerin geleceginde stratejik olarak önemli kabul edilen elementlerin fiyat artısı ve hammadde sıkıntısı da göz önüne alınarak degerlendirilmelidir

( Çolakoğlu, H., 1986:68 )

Bugün dünyada çoklukla ihtiyaç duyulan kırık plakları ve ortopedik nakiller için kalça protezleri ile diz protezleridir. Özellikle insan hareketlerinin ortopedik anlamda en fazla etkilendigi yerler ve en fazla gerilme konsantrasyonu ile karsılasan vücut kısımları oldugu için tasarım kriterlerini yüksek hassasiyetle belirlemek, kisiye özel tasarım yapmak,mümkün olabildigince uzun süreli kullanım saglamak, tekrar üretilebilirlik ya da tamir kosullarını göz önüne almak, ortopedik malzeme üretim ve tasarımında gözetilmesi gereken kriterler olarak karsımıza çıkmaktadır.

Resim 2.13.Kalça protezi örnekleri

Biyoseramikler, iskeletteki sert bag dokusunun tamiri veya yenilenmesinde kullanılırlar. Bu malzemelere olan gereksinim, özellikle ilerleyen yasa baglı olarak ortaya çıkmaktadır. Yaslılarda kemikler çok kırılgan olur; çünkü kemik yogunlugu ve dayanımı 30 yasından itibaren azalır. Bu azalma kadınlarda çok daha ciddi boyutlardadır. Çünkü menapoza baglı olarak vücutta hormonal degisimler olmakta, bunun sonucunda da kemik üreten hücreler, yani osteoblastların yeni kemik üretiminde ve kemikte olusan mikro çatlakların kapanmasındaki üretkenligi azalır. Ortalama insan ömrü 80 yıl olarak düsünülürse, 60 yas civarında bag dokusu için en azından 20 yıl boyunca biyoseramiklere gerek duyulmaktadır.

Biyoseramiklerin kullanımını sınırlayan nedenlerin en önemlileri, bazı klinik uygulamalardaki yavas ilerleyen çatlaklar, yorulma ve degisik darbe ve basınçlara dayanımlarının tam olarak bilinememesidir. Bu olumsuzlukları önlemek için kullanılan iki yeni yaklasımdan birisi, biyoaktif kompozitler, digeriyse biyoaktif seramiklerle yapılan kaplamalardır .( www.ampyazilim.com.tr. )

Polimer-metal kombinasyonları tatmin edici olmasına ragmen eklem protezleri için asınma dirençli malzeme gelistirme konusundaki çalısmalar büyük ilgi uyandırmaktadır. Özellikle Fransa ve Almanya’da alümina (Al2O3) eklem protezlerinde kullanılmak üzere klinik olarak çalısılmıstır. Şekil 2.9.’da gösterildiği gibi alümina seramiği kaplı femur başı protezin metal kaplı protezle kıyaslandığında aşınma oranının metal kaplı olanda daha fazla olduğu gözlemlenmiştir.( FISHER,J, 2006, 25-34)

Seramik malzemelerin ana avantajları herhangi bir ortamdaki inertlikleri, mükemmel asınma dirençleri ve yüksek basma mukavemetleridir. Sekil 2.10 hayvan çalısmalarında kullanılan seramik üzeri seramik ve polietilen kalça ve diz eklem protezlerinin fonksiyonel biyolojik aktivite grafiğini göstermektedir.

Şekil 2.6. Seramik ve Polietilen fonksiyonel aktivite grafiği .( FISHER,J, 2006, 25-34)

Dental uygulamalarda seramik

Kalsiyum fosfat bazlı biyoseramikler tıpta, dişçilikte 20 yıldan beri kullanılmaktadır. Bu malzemeler diş implantlarında’’ kemik tozu’’ olarak kullanılmaktadır.

Dişhekimliğinde hem porselenler hem de seramikler kullanılmaktadırlar. Dental porselenler “silikat seramikleri” grubuna dahildirler. Optik özellikleri ile diğer seramiklerden ayırt edilirler. Bu optik özellikler yansıyan ışık altında bu ışığı farklı dalga boyuna dönüştürerek gelen demeti geri yansıtma ve mavimsi görüntü vermeleri, yani bir tür ışık kaynağı olarak işlev görme (flouresans); direkt ışık altında bunun bir kısmını yansıtarak, bir kısmınıda bünyesinde soğurarak (translusens) sarı-turuncu tonlarında görüntü vermeleridir (opalessens).

Kuvars ( SiO2 ) Dental Porselen

Şekil2.7. Şekil 2.8.

Dental porselenler fırınlanma ısılarına göre ADA (Amerikan Dişhekimliği Derneği) tarafından 900-1200˚C arası düşük ısı porselenı, 1200-1300˚C arası orta ısı porseleni ve 1300˚C üzeri yüksek ısı porseleni olarak sınıflanmıştır. Metal-seramik veya alumina, zirkonya-seramik çalışmalarda düşük ısı porselenleri, tam protez yapımında kullanılan prefabrike dişlerde ise yüksek ısı porseleni kullanılır.

Porselenler fiziksel olarak floresans, tranlusent ve opelasans gösteren seramiklerdir. Diğer bir değişle seramikler grubu içersinde ultraviole altında görülebilen ışık yayan; şeffaf; yansıyan ışık altında mavi renk veren, iletilen ışık altında ise turuncu- sarı renk veren malzemelere porselen adı verilmektedir.

Porselenlerin içeriğinde kuartz, kaolin ve feldspar üç ana maddeyi oluşturur. Çanak-çömleklerde feldspar yoktur, sırlı porselenlerde karışımda feldspar az oranda bulunur, hijyen ürünlerinde feldspar oranı daha fazladır.

Dental porselen hammaddeleri ve oksitleri: Kuvars Feldspat Potasyum Feldspat Sodyum Feldspat Kil ( kaolen ) Alümina Bor oksit Kalsit Lityum oksit Magnezyum oksit Opaklaştırıcı oksitler Renklendirici oksitler

Dental porselenin mineralojik yapısı

Feldspat, kuvars, kil minerallerinin faz diyagramlarında kimyasal yapıya bağlı olarak dental porselende, lösit (K2O.Al2O3.4SiO2) kristalizasyon alanında kalır.

Dental porselenin içeriğinde, devamlı mevcut olan lösitin yanı sıra, fırınlanmış opak porselendeki, opak maddeler olan TiO2, CeO2, ZnO2ve ZrSiO4’ de kristal yapı içinde kalır.

İçerik olarak bakıldığında dental porselen sistemlerinin çoğunluğu feldspar (almanca feld: toprak, spar: kaya) ihtiva ettikleri için feldspatik porselen olarak adlandırılırlar. Kompozisyonuna bakıldığında dental porselenler daha fazla feldspar ve çok az miktarda kaolin ve kuartz içerirler. Bunun yanı sıra bir tür feldspar olan lösit - K[AlSi2O6] - ile zenginleştirerek sertlik kazandırılmış “lösit porselen”leri de bulunmaktadır. Bunun tersine fırınlanma derecelerinin düşük tutulması amacı ile leucite-

free yani lösitsiz porselen sistemleri de vardır. Feldspar yerine flourapatite (Pearlceram) içeren porselenler de vardır.

Son dönemde kendi kendini tamir edebilen hidrotermal porselenler piyasaya sürülmüştür. Hidrotermal porselenler, camların çok yavaş akışkanlık gösteren sıvılar olan camların moleküler yer değişimi özelliğini kullanarak porselen bünyesinde oluşan mikro-kırıkların kendiliğinden onarılması işlevini kullanırlar.

Restoratif malzemeler sınıfına dahil olan dental malzemeler, çevrenin çoğu zararlı olan etkilerine karşı dayanıklıdırlar. Bu dayanımlarını etkileyen faktörler; sıcaklık değişimleri, yüksek gerilim, asitlik veya alkalinitedeki farklılıklardır.

Dental porselenin sınıflandırılması

Dental porselenler, fırınlama sıcaklıklarına göre üç gruba ayrılır. Düşük Sıcaklık Porselenleri

Orta Sıcaklık Porselenleri Yüksek Sıcaklık Porselenleri

Üç grup porselen malzemesi de aynı bileşik ve içerikten oluşmaktadır. Ancak, mikro yapı açısından aralarında belirgin farklılıklar bulunmaktadır.

* Yüksek Sıcaklık Porselenleri: Pişme sıcaklığı, 1290 C- 1370 C arasındadır. Yapısında, % 75 – 85 Felspat, % 12 – 22 Kuvars ve % 2 – 5 Kaolin bulundurmaktadır. ( Yapay dişlerin yapımında kullanılan porselen )

* Orta Sıcaklık Porselenleri: 1090 C ile 1260 C sıcaklıkları arasında pişirime tabi tutulmaktadır. Kompozizyonları, % 60 Feldspat, % 30 Kuvars, % 2 Na2CO3, %5

CaCO3, % 1 Na2B4O2, % 2 K2CO3’dan oluşmaktadır. ( Metal destekli porselen restorasyonlarında )

* Düşük Sıcaklık Porselenleri: 750 C – 1070 C arasındaki sıcaklık değerlerinde pişirilir. İçerik olarak, % 12 Feldspat, % 60 Kuvars, % 11 Na2B4O2, % 8 Na2CO3, % 8 CaCO3, % 2 Ka2CO3 bulundurmaktadır.

Orta ve düşük ısı porselenlerinde üretici, bütün komponentleri karıştırıp eritir ve elde edilen kitleyi suda soğutur. Bu hammaddenin soğutulması sırasında iç stresler nedeniyle çatlaklar ve kırıklar ortaya çıkar. Bu kitle toz haline getirilerek kullanıma sunulur. Bu işleme “fritting”, elde edilen ürüne de “frit” denilir. Böylece ince grenli porselen tozu oluşturulabilir, bu da ısı değişimlerine karşı direnç kazandırır ve sinterizasyonun başarılı olmasını sağlar.

Resim.2.17 Frit örneği

Dental porselenlerin desteklendiği farklı taşıyıcı sistemleri vardır. Bunlar mika (Dicor), platin foli, altın foli (Sunrize), eletroforetik altın (Galvano), kıymetsiz metal aşlımlar (CrCoNi), kıymetli alaşımlar (Au-Pl), infiltre cam seramikler (InCeram), cam seramikler (Empress), polikristalin seramikler (Spinell, Alumina, Zirkonya) olarak sıralanabilir. Bu taşıyıcı sistemlerden metal olanları kullanıldığında metal-seramik çalışmalar yapılır. Diğerleri ise metalsiz çalışmalar olarak veya tam-seramik çalışmalar olarak adlandırılırlar.

Metal desteksiz tam seramik ( porselen ) sistemler

Tam seramik çalışmalarda da seramik taşıyıcı altyapı üzerine porselen çalışılır. Diğer bir deyişle seramik üzeri porselenle (silikat seramiği) kaplanmış olur. Alt yapıda kullanılan çekirdekler mika, cam seramik, infiltre cam seramik veya polikristalin grubundan olabilir. Mika kullanımı yaygın değildir (sadece Dicor firması üretir). Cam seramikler ve infiltre cam seramikler de belirli üreticiler tarafından piyasaya sürülmektedir (Inceram, VITA; IPS e.max, IPS Empress, IVOCLAR). Magnezyum oksit (spinell) de az tüketilen estetik özellikli bir malzemedir. Aluminyum oksit (alumina) spinelle göre daha fazla kullanılır (Procera, vs). Son dönemde oldukça popüler olan altyapı malzemesi ise zirkonyum oksit (zirkonya)dır. Sertliğinden ötürü bilgisayarlı freze makinalarında CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) teknolojisi ile zirkonya blokları şekillendirilerek çalışılır. CAD/CAM kullanılmadan çalışılan sistemlerde mevcuttur. Ancak bunlarda bloklar sinterlenmeden (katılaştırılmadan) çalışılabilir ve frezeleme sonrasında sinterizasyon yapıldığında ise %30 büzülme meydana gelir ki bu da köprü veya kuronun oturma hassasiyatini oldukça azaltır. Polikristalin seramik kullanılan sistemlerde alt yapılar yüzey enerjileri, fırınlanma dereceleri uyumlu porselen sistemleri ile kaplanırlar. Bu kaplama işlemleri elde modelaj yapılıp porselenin fırınlanması veya mum modelaj yapıp porselen enjeksiyonu ile gerçekleştirilir.

Resim2.18.Tam seramik kuronlar

Sonuçta dişhekimliğinde kuron ve köprü çalışmaları yapılırken genellikle metal veya polikristalin altyapılar üzerine porselen uygulanır. Polikristalin altyapılar seramiktir, porselen de bir tür seramik, silikat seramiğidir; diğer bir deyişle seramik çekirdeküzerineseramikişlenmişolur.

İster tam seramik, ister metal-seramik çalışmalar olsun doğru endikasyonlar dahilinde başarılı sonuç vermektedirler.

Doğal dişler ışığı geçirir. Bunun sonucu olarak da dişte derinlik ve canlılık ortaya çıkar. Metal desteksiz porselen kuronların (tam seramik) ışık geçirme özelliklerinden dolayı, derinlik ve canlılıkları daha fazladır böylece doğal dişe en yakın sonuçlar elde edilir.

Tam seramikler ışığı geçirdiklerinden doğal diş yapısına çok benzer bir estetik oluştururken, çok iyi yapılmış bile olsa metal porselenlerde bir donukluk ve yapaylık vardır. Bu nedenle özellikle ön dişlerde tam seramikler tercih edilmelidir. Metal destekli

porselenler bazı ışıklarda (disko,fotoğraf makinası flaşı vb) ağızda yokmuş gibi koyu renk bir boşluk görüntüsü verirler. Tam seramikler ise doğal diş gibi tepki verir ve her türlü ışığı geçirirler. Metal destekli porselenler mekanik olarak dişe yapıştırılırlar. Tam seramikler ise mekanik ve kimyasal olarak dişe yapıştırılırlar (Adeziv Simantasyon). Bu yüzden metal desteklilere göre tutuculukları çok daha yüksektir. Daha zor düşerler. Alt yapısında metal olmadığı için kuron - diş eti hizasında koyu renk(Mor Renkli) bir çizgi olmaz. Daha estetik bir görüntü sağlanır. Diş eti çekildiğinde, full porselenler estetik görünümlerini korurlarken, metal porselenler diş ile birleştikleri bölgede kötü bir görüntü oluştururlar. Alt yapıda kullanılan bazı metallere karşı (nikel vb.) oluşabilecek allerji riski tam seramiklerde yoktur.

Resim.2.19.Metal desteksiz tam seramik köprüler

Güçlendirilmiş porselenin özel makinalarda sıkıştırılması yada freze edilmesi (kesilmesi) ile elde edilir. Özellikle ön dişlerde, ışık geçirgenliğinin çok iyi olmasından dolayı tercih edilir.

Metal destekli porselen sistemler

Metal üzerine ergitilmiş porselen restorasyonlar (PFM),porselenin mükemmel estetik özellikleriyle döküm, dental alaşımların iyi mekaniksel özelliklerinin bileşimini içermektedir. PFM restorasyonlarda en önemli nokta, kullanılan seramik ve metalin

uygunluğudur. Metal-porselen restorasyonlarında kullanılan porselenler, feldspatik porselenlerin içeriğine benzer bir yapıya sahiptir ve yüksek miktarda lösit içerir.

Resim 2.20. Metal destekli seramik köprüler

Plastik Cerrahi Uygulamaları

HA, plastik cerrahide de; yanak, alt ve üst çene, burun, alın gibi yüz bölgesine ait kısımların rekonstrüksiyonunda kullanılmaktadır.

Yüzdeki oluşumların orantısının uyumsuz olduğu durumlarda bu orantıyı dengeleyebilmek amacıyla yüzdeki birtakım kemiklere büyütücü ya da küçültücü estetik cerrahi operasyonlar yapılabilir. Küçültücü operasyonlar bu kemiklerin kesilmesi ve traşlanması şeklinde yapılmakta, büyütücü işlemler ise vücut dokuları ile uyumlu olduğu ispatlanmış implantların (protezler) yerleştirilmesi suretiyle gerçekleştirilmektedir. Yüz implantları alt çene kemiği (mandibula), üst çene kemiği (maxilla) ve elmacık kemiği (zygoma) için uygulanabilmektedir.

Resim2.21.Çenerekonstrüksiyonu

Orta kulak implantı ( KBB Uygulamaları )

Bağlantı vidalarının (pedicle screws) HA ile kaplanması, gevşeme riskini azaltarak, vidaların daha iyi bağlanmasını sağlamıştır. Çoğu hastalarda ve tümör ameliyatı gibi belirli durumlarda tam kaplama daha iyi tutunma sağlayabilir (Sanden, 2002). 1987 yılında yapay orta kulak implant uygulamalarında kullanılan ve başarılı olunan HA, FDA ( Food and Drug Administration) tarafından onay verilince, ticari olarak piyasaya çıkmış ve çok satılmıştır.

Oküler İmplant Uygulamaları

Oküler implant olarak hidroksiapatit implantın kullanılma fikri ilk kez Perry tarafından önerilmiştir .( Perry 1983)'de haraketi arttırmak için orbital implant olarak hidroksiapatit kullanma fikrini tasarlamıştır. Temel araştırma çalışmaları 1983'den 1985'e kadar sürmüş ve bu implant materyelinin değerli olduğu fikrine varılmıştır. 1985'den 1989'a kadar 80'den fazla hastaya FDA'nın onayladığı eksperimental protokolünde enükleasyon veya eviserasyondan sonra hidroksiapatit İmplant orbitaya yerleştirilmiştir. 1989'da FDA, hidroksiapatit implantın, orbital implant olarak kullanılabileceği onaylamış ve kullanımını serbest bırakmıştır (Perry 1990:75-81)

İmplantla ekstraoküler kasların yapışmasıyla oluşan vaskülarizasyon cesaret vericidir ve benzer şekilde implantın hareketlerini iyileştirir . İmplant orbitanın daha fazla haraket etmesi ve ekstraoküller kasların yapışmasına izin vermek için skleral bir kılıfla zarf şeklinde sarılır. İmplantasyondan sonra hidroksiapatit, enfeksiyon ve atılımını azaltan fibrovasküler dokuyla infiltredir. Bu teknik, implantın hareketini arttırmak ve hastanın görünümünü iyileştirmesi nedeniyle popülarite kazanmıştır.(Ege, 1989)

BÖLÜM III YÖNTEM

Araştırmanın bu bölümünde, araştırma modeli, bilgi toplama yöntemi, verilerin toplanması ve yorumlanmasına ilşkin bilgilere yer verilmiştir.