REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Povečana potreba po ortopedskih vsadkih in daljša izpostavljenost materialom sta na plano prinesla tudi težave, povezane s sproščanjem kovinskih ionov, ki v nekaterih prime-rih lahko povzročijo odklonilno reakcijo organizma. Glavni cilj našega dela je bil raz-iskati prednosti silicijevega karbida pred trenutno uporabljanimi kovinskimi vsadki in oceniti, ali bi bil silicijev karbid primeren kandidat za nadomestitev določenih kovinskih vsadkov.
V našem delu smo se najprej posvetili oblikovanju keramike s ciljem izdelati surovec s čim višjo zeleno gostoto, ker je le-ta poglavitnega pomena za uspešno zgoščevanje. Zgoščevanju so sledile analize mehanskih in magnetnih lastnosti ter biokompatibilnosti, izločanja ionov in celičnega odziva.
Depozite, izdelane z elektroforetsko depozicijo, smo primerjali s suho stisnjenimi vzorci. Za izdelavo surovca z visoko zeleno gostoto je elektroforetska depozicija mnogo primernejša od stiskanja, vendar pa zato potrebujemo optimalno suspenzijo. Cilj je bil čim višji zeta potencial pri zmerni prevodnosti suspenzije, iz katere smo pripravili surovec z več kot 62 vol.% suhe snovi. Tetrametil amonijev hidroksid smo uspešno uporabili za spreminjanje zeta potenciala in anodno depozicijo, medtem ko se kationska površinsko aktivna snov, cetil trimetil amonijev bromid, ni izkazala kot primeren dodatek, saj nismo mogli proizvesti depozitov z zadostno zeleno gostoto.
Ko smo suspenziji dodali dodatke za sintranje (borov karbid in ogljik oz. magnezijev oksid), so se njene koloidne lastnosti spremenile zaradi drugačnega obnašanja dodanih prahov v suspenziji. Lastnosti suspenzije je bilo zatorej potrebno dodatno prilagoditi. Dodajanje ogljika v suspenzijo je otežkočeno zaradi njegove hidrofobne narave, ta problem smo rešili z oksidacijo površine v dušikovi kislini. Še vedno pa je bila težava, ki je nismo uspeli zaobiti, previsoka prevodnost suspenzije, ki je onemogočila uspešno depozicijo in visoko gostoto surovca. To kombinacijo prahov smo zato samo suho stiskali.
V primeru dodatka MgO smo se odločili za uporabo etanola, saj je MgO v vodi topen, slednje pa predstavlja velike težave, ki zadevajo stabilnost suspenzije. Namesto depozicije iz vodnih suspenzij smo izvedli katodno depozicijo z dodatkom polietilen imina. Na ta način smo dobili vzorce z visoko zeleno gostoto in enakomerno porazdeljenim MgO.
Vzorce smo po sušenju sintrali bodisi v vakuumu pri temperaturah nad 2000 °C ali na zraku na 1350 °C ter jim izmerili mehanske lastnosti. Vzorcem, sintranim z dodatkom bora in ogljika na 2200 °C, smo izmerili upogibno trdnost 220 MPa, elastični modul 250 GPa in zlomno žilavost 3.9 MPa·m1/2. Vzorci, sintrani na zraku z dodatkom MgO so imeli upogibno trdnost 180 MPa, elastični modul 80 GPa in zlomno žilavost 2.9 MPa·m1/2. Potrebno je poudariti, da se ti vzorci razlikujejo po stopnji poroznosti. V primerjavi s scelno kostjo, ki ima kompresijsko trdnost 90-140 MPa, elastični modul med 10 in 40 GPa in zlomno žilavost v mejah med 1 in 15 MPa·m1/2, vrednosti naših vzorcev še vedno niso popolnoma primerne, vendar pa jih lahko še spreminjamo, bodisi z vgrajevanjem vlaken (izboljšujejo zlomno žilavost) ali s povečano poroznostjo (znižuje elastični modul).
Magnetno polje ni imelo znatnega vpliva na nobenega od SiC vzorcev, kar bi ob potencialni uporabi SiC v ortopedske namene še vedno omogočalo uporabo slikanja z magnetno resonanco v diagnostične namene. Da bi izmerili izluževanje ionov, smo vzorce pustili v fiziološki raztopini (0.9 % raztopina NaCl) in po enem tednu dokazali prisotnost silicijevih, magnezijevih in vanadijevih ionov.
Preverili smo tudi odziv celic na vzorce; izkazalo se je, da na celice najbolj ugodno vpliva vzorec, ki vsebuje magnezij. Po prvem dnevu se je na površino, v primerjavi s kontrolo (stekelce s prevleko iz polilizina), pritrdilo 50 % celic. Na podlagi vsega povedanega silicijev karbid lahko smatramo kot potencialen, vendar pa ne idealen material za ortopedske vsadke.