METALİK BİYOMALZEMELER

8/2/2019 METALK BYOMALZEMELER

1/41

METALK BYOMALZEMELER


2/41

METALK BYOMALZEMELERKristal yaplar ve sahip olduklar gl metalik balar nedeniyle stnmekanik zellikler tayan metal ve metal alamlarnn biyomalzeme

alanndaki pay byk. Bir yandan ortopedik uygulamalarda eklemprotezi ve kemik yenileme malzemesi olarak kullanlrken, dieryandan yz ve ene cerrahisinde, rneindiimplant gibi, ya da kalpdamar cerrahisinde yapay kalp paralar, kateter, vana, kalp kapakolarak da kullanlyorlar. Metallerin biyomalzeme pazarndaki en bykpaynysa tehis ve tedavi amal aygtlarn metalik aksamlaroluturuyor.

Metaller sertlikleri ve tokluklardiermalzemelere gre daha iyi olduuiin daha ok tercih edilirler. ounlukla kullanlan implant metaller(paslanmaz elik, titanyum ve kobalt alamlar) genelde yeterlibiyolojik uygunlua sahiptirler, fakat baz insanlar bu metallerde oluan

korozyona kar alerjik olabilirler. Temel biyouyumlu metalikmalzemeler paslanmaz elikler. Co esasl alamlar, Ti ve Ti esaslalamlardr. Gnmzde Ti ve alamlar biyomalzemeler arasndadaha ok n plana kmaktadr. Deiik trlerdeki yksek dayanmla+b ve dk modll bfazlarndaki Ti alamlar Nb(niyobyum ), Ta (tantal), Zr(zirkonyum)...,

vb. vcutta toksit oluturmayanalam elementleriyle birletirilerek yenimekanik biyouyumluluu yksek alamlarelde edilmektedir.


3/41

Deiik trlerdeki biyomalzemeler arasnda en uzun gemiesahip olan metalik biyomalzemelerdir. lk olarak paslanmazelikler implant malzemesi olarak cerrahi alanda baar ilekullanlmtr. Daha sonralar Vitalyum ve Co esaslalamlarn kullanmna balanmtr. Paslanmaz elikler, Coesaslalamlar, Ti ve Ti esaslalamlar iinde en gen tarihesahip olan Ti'dur. Ti ve Ti esasl alamlar genellikle yapaykala ve diz eklemleri, kemik levhalar ve di implantlar gibisert dokular yeniden yaplandrc operasyonlarda kullanlr.

Ayrca Ti ve Ti esasl alamlar mkemmel biouyumluluklar,dengeli mekanik zellikleri, korozyon dayanm ve dkarl ile dierbomalzemelerarasndan daha ok n planakmaktadr.


4/41

Birletirici protezler iin tipikrneklerin ematik grn(a) klasik kala protezi,

(b) Mller kala protezi,

(c) deitirilebilir metal, seramikveya polimer balkl Waber kalaprotezi,

(d) dz stemliMller kala protezi,

(e) metalden metale diz protezi,

(t) Metalden

polimere kayc diz protezi,

(g) metalden plastie omuz protezi (h) metal ve plastik

bileenlerle parmak protezi,(i) metalden metale dirsek protezi.
http://vaber/http://vaber/http://vaber/http://vaber/


5/41

blgede onarc ortopedikparalar iin tipik rnekler

(a) ve (b) dairesel deliklikemik plakas.

(c) klasik kemik plakas,

(d, e, f, g) eitli boyutlardadinamik bask plakalar, (h) kayan delikli bask kemik

plakalar, (i) klasik delikli bask kemik

plakalar, (j) kortikal kemik vidas,

(k) sngerisi kemik vidas. (1) al uzun plakas, (m) kemik operasyonlar iin

kala plakas, n) ivi plakas, (o) ki bileenli dinamik

kala vida plakas, (p) ba operasyonlar iin L

plakas. (q) T plakas, (r) femoral (kala blgesi)

ivisi, (s) kaval kemii ivisi .


6/41

ekilde baz lkelerdekiyal nfus art orannnhzla byd

grlmektedir. Yal nsansays, dokular yenidenyaplandrc operasyonlarve buna bal olarakmetalik biyomalzemelerdenyaplan protezlere olanihtiyac arttrmaktadr. Yaltoplumlarda biyomedikaluygulamalar iin metalikbiyomalzemelerin geliimiok nemli bir

gereksinimdir.


7/41

e abiyomalzemelerinDezavantajlar

Biyouyumluluklar dktr, Korozyona urayabilirler, Dokulara gre ok serttirler, Yksek younlua sahiptirler,

Alerjik doku reaksiyonlarna neden olabilecek metaliyonu salm yapabilirler.


8/41

KorozyonKorozyon, metallerin evreleriyle istenmeyen bir kimyasal reaksiyona

girerek oksijen, hidroksit ve dier baka bileikler oluturarak

bozunmas. nsan vcudundaki akkan, su, znm oksijen,klorr ve hidroksit gibi eitli iyonlar ierir. Bu nedenle, insan vcudubiyomalzeme olarak kullanlan metaller iin olduka korozif birortamdr.

Korozyon eitleri

Genel korozyon Galvanik korozyon

Oyuklu (ukurcuk) Korozyon

Aralk Korozyonu

Seici Korozyon Taneler Aras Korozyon

Gerilimli (Gerilmeli) Korozyon

Kazmal Korozyon


9/41

Korozyon

Standart Elektrot Potansiyel Serisi

Elektrot PotansiyeliVolt(Oksidasyon)

Na = Na+ + e- 2,714AKTF

Mg = Mg+2 + 2e- 2,363

Al = Al+3 +3e- 1,662 Mn = Mn+2 + 2e- 1,180

Zn = Zn+2 + 2e- 0,763

Fe = Fe+2 + 2e- 0,440

Cd = Cd+2

+ 2e-

0,403

H2 = 2H+ + 2e- 0

Cu = Cu+2 + 2e- -0,337

4OH-

= O2+2H2O+4e-

-0,401 Ag = Ag+ + e- -0,799

Oksijenden Arnm Asit Ortamlarda Korozyoninkonun hidroklorik asit iindeki tutumuna gz atalm:A.R: Zn Zn+2 + 2e-

K.R: 2H+ + 2e- H2 (gaz)

Toplam: Zn + 2H+Zn+2 + H2 (gaz)

Havalandrlm Ntr ve Bazik OrtamlardaKorozyonDeniz suyu ierisindeki elik bir para verilebilecek

en iyi rnektir:A.R: Fe Fe+2 + 2e-

K.R: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-

Toplam: 2Fe + 2H2O + O2 2Fe+2 + 4OH-

2Fe(OH)2

2Fe(OH)2 + H2O + 1/2 O2 2Fe(OH)3Havalandrlm Asit Ortamlarda KorozyonBu tr ortamlarn zellii hidrojen iyonu yanndaoksijen molekllerini de iermeleridir.Hidrojen iyonlarnn varl ortamda mevcutoksijenin reaksiyonu ile indirgenmesine yol aar.

O2 + 4H

+

+ 4e

-

2H2OStandart elektrot potansiyel elektrokimyasal serileri genellikle korozyon reaksiyonunun aklanmasndakullanlmaktadr. Standart elektrot potansiyeli elektrolitte 1 molariyon solsyonunda oksidasyon hznn (metal atomlar serbest elektronlar ieren metal iyonlarna oksitlenirler) indirgenme hzna (metal iyonlarelektronlar tketerek ykkaybeder) eitolduu potansiyeldir.


10/41

Biyouyum Biyolojik uyumluluk vcudun biyomalzemeyi kabul edebilirliidir. Bu

yaklamlara ramenbiyouyumluluun ok kesin bir tanm yoktur. Buyzden hem biyomalzeme, hem biyomalzemenin takld vcut ortam

incelenmelidir. Seramikler, metaller, polimerler ve kompozitbiyomalzemeler biyomalzeme olarak kullanlabilmekte ve insansalna uyum salamaktadrlar. Biyomalzemelerin istenilen mekanikzelliklerinin yansra , bu malzemelerin biyouyumluluu vcut uzuvlarve organlarnn tedavisinde ve deitirilmesinde olduka nemlidir .

Biyouyumlu malzemeler, operasyon sonunda kendisini evreleyendokularn normal deiimlerine engel olmayan ve dokuda istenmeyentepkiler ( iltihaplanma ve pht oluumu v.s.) meydana getirmeyenmalzemelerdir. Metalik malzemelerin biyouyumluluu, metal yzeyindeher zaman var olan ve hasar karsnda hemen yenilenebilen pasif

oksit tabakasna dayanr. Bu oksit tabakalar evre dokulara karkoruyucu bir davran gsterir. Bu nedenle, metal implantla-dokuarasnaki kimyasal ba mekanik karakterlidir. Paslanmaz elik ve Co-Cresasl alamlarda pasif koruyucu oksit tabakas 60 yl kadar varolabilmektedir. zellikle Ti ve alamlar da dier varolanbiyomalzemelerle yarmaktadr.

Bi l l k d i k k ll hi l i d


11/41

Biyomalzemeler, ok deiken koullara sahip olan insan vcuduortamndakullanlrlar. Vcut svlarnn pH deerifarkl dokulara gre 1 ile9 arasndadeiir. Gnlk aktivitelerimiz srasnda kemiklerimiz yaklak 4MPa, tendomlar ise 40-80 MPa deerinde basn ve gerilmeye maruzkalrlar. Bir kala eklemindeki ortalama yk, vcut arlnn 3 katna

kabilir,srama gibi faaliyetler srasnda ise bu deervcut arlnn 10katna kabilir. Vcudumuzdaki bu gerilmeler ayakta durma, oturma vekoma gibi faaliyetler srasnda srekli tekrarlanr.

Yeni biyomalzemeler piyasaya kmadan nce, vcut ierisinde istenilmeyenbir etkiye neden olmamalar amacyla detayl biyolojik testlere tabi

tutulmaktadr. ilk olarak vcut dnda daha sonra da vcut ierisindekitestler yaplmal, bunu takiben klinik denemelerle malzemenin biyolojikgvenilirlii ve performans tespit edilmelidir.

Organ ve hcre kltrlerinin eitli biyomalzemelere karverdii reaksiyonlardeerlendirilerek bu malzemelerin hcrelere zarar verip vermedii

anlalabilir. Genellikle korozyon direnci yksek olan malzemeler hcre veorgan kltrlerinde de ntr grlmektedir.Biyolojik ortamlar iinbiyomalzeme tasarm, birbiri ile etkileen ayr dinamik unsurunvarlndandolay son derece zordur.

Bunlar;

Biyomateryal yzeyinin kimyasal yaps


12/41

Biyomalzemeler, konakda oluturabilecekleri biyolojik etkilere gresnflandrlmlardr

1.Biyotolere Etki

Biyomalzeme uyguland blgede, snrl fibrz doku ile evreleniyorsabiyotolere etkiden sz edilir. Gnmzde kullanlan oubiyomalzemede bu durum grlmektedir.

2.Biyoinert Etki

Biyomalzeme, uyguland kemik dokuyla, arada snrl fibrz bir doku

olmadan birleir. ou zaman biyomalzemeler uygulandklar dokuyu,dokularda kendilerine uygulanan metaryali etkilemek abasndadrlar.Biyoinert etki, bu tr etkileimlerin grlmedii biyomalzeme-dokuilikisine verilen addr. ok sayda aratrmac gerekte biyoinert birbiyomalzeme olmadnainanmaktadr.

3.Biyoaktif EtkiBiyomalzeme, uyguland dokuda, benzer hcrelerin oluumunuyardmediyorsa biyoaktif etkiden sz edilebilir.

4.Toksik etki

Ortopedi ve travmatolojide kullanlan biyomalzemeler bir ok testtengetikten ve biyouyumluluu onandktan sonra kullanm alanna


13/41


14/41


15/41


16/41


17/41


18/41

elik ki tr bulunuyor. Demir, karbon ve eser miktarda fosfor, silisyum ve

mangandan oluan elik, karbon elii olarak adlandrlyor. %1'dendaha dk karbon ieriine sahip ve dier metaller ve ametalleri deierecek ekilde hazrlanan elikse alam elii. Bu gruptaki elikler,karbon eliine gre daha pahallar ve ilenmeleri de daha zor. Ancak,korozyon ve sl direnleri ok daha yksek. Alam elikleri,alminyum, krom, kobalt, bakr, kurun, mangan, molibden, nikel,fosfor, silisyum, kkrt, titanyum, tungsten ve vanadyum ierebilirler.

Alminyum, anmaya kar direnci artrrken, yksek miktarlardaeklenen krom, korozyon direncini ve sl direnci artrr. Bu tr elikler,"paslanmaz elik" olarak adlandrlr. Biyomalzeme olarak yaygnkullanlan paslanmaz elik 316L olarak bilinir. "L", karbon ieriinin

dk olduunu belirtmek iin eklenmitir. Bu elik, 1950'1 i yllarda316 paslanmaz eliin karbon ierii arlka %0.08'den %0.03'edrlerek hazrlanmtr. 316L'nin %60-65'i demir olup, %17-19 kromve %12-14 nikelden oluur. Yapsnda az miktarda azot, mangan,silisyum, kkrt, fosfor ve molibden de bulunur.

En fazla kullanm alanna sahip olan metalik implant malzemeleridir.


19/41

Paslanmaz elik demir esasl alamlar ierisinde en ok kullanlandr lk


20/41

Paslanmaz elik demir esasl alamlar ierisinde en ok kullanlandr. lkkullanlan metalik implant olan vanadyum elii, korozyon direncinin dkolmas nedeniyle ok ksa bir sre kullanlmtr. mplant olarak kullanlan ilkpaslanmaz elik 18-8 (302) dir ve vanadyum eliinden hem dahamukavemetli hem de daha yksek korozyon direncine sahiptir. Demir-Krom

alam olan paslanmaz eliklerin 316, 317 ve 316 L tipleri plaka ve ivilerdekullanlmaktadr. Tane snrlarna karbrlerin kelmesi nedeniyle korozyontehlikesi 316 paslanmaz eliin yerine daha az karbonlu 316 L paslanmazeliinin yerine kullanlmasn tevik etmitir. eliklerin dier alamlaranazaran mukavemet, yorulma, plastik deformasyonla ekillenebilme

kabiliyetlerinin yksek olmaskullanmalanlarnarttrmtr. Paslanmaz eliklevhalar kemik yzeyi implantasyonunda kullanlrken,dikilerde ise elik telkullanlr. elik tel kullanlmasnn nedeni bklebilme ve dmlenebilmekolaylnn olmasndandr. Przsz yzeyli paslanmaz eliin retimiyzeydeki bozukluklarn sebep olabilecei korozyon riskini ortadan

kaldrmtr. En ok kullanlan paslanmaz elik 316 L paslanmaz eliidir. Bnyesinde

arlka % 60-65 Fe, %17-19 Cr, %12-14 Ni bulundurur. Ni ilavesinin nedenioda scaklnda da ostenitik yapy korumaktr. yi bir korozyon direnci iin316 L paslanmaz eliinin bnyesinde bulunan karbon arlka % 0.08 ile %

0.03 arasnda olmaldr. Paslanmaz eliin korozyon direncini dk iyonikiletkenlie sahip ok ince bir film tabakas salar. Koruma kapasitesi,

A l k k k ik id l ibi t dik k l


21/41

Aralk korozyonu kemik vidalar gibi ortopedik ok paralimplant malzemelerde sk sk grlr. Genellikle aralnmetal yzeyinde oluan yzey bozukluundan sonraortaya kt gzlenir. Buna ek olarak, yzeydeki

dalgalanma eklem protezlerindeki korozyonun en byksebebidir. zeltideki zt metal kombinasyonlar galvanikkorozyonu krkleyecei iin farkl metallerinkullanmndan kanlr.

Ostenitik paslanmaz elik alamnda Fe, Cr, Ni, Mo ve Mngibi metaller vardr. Bu 5 metalden toksik olmad bilinensadece demirdir. Deneyler ostenitik paslanmaz eliin okiddetli ve uzun sure korozyona maruz kalmayan

uygulamalarda yeterliini gstermitir. Bu deneylerdepaslanmaz eliklerin dissolusyon rnlerinin korozyonolmad durumlarda vcut tarafndan iyi tolere edildii degrlmtr.

Biyolojik uyumluluun bir baka yn de Ni ve Cr un metalhassasiyeti reaksiyonunu geciktirmesidir. Metale


22/41

elik ierisindeki maddelerin rolleriKarbon elikte bulunan ana elementtir. Karbon, demirle kat

zelti yaparak mukavemet ve sertlii artrd gibi, kuvvetlikarbrler oluturarak anma direncini de artrr. Kat zelti

halindeki karbon, eliin sertliini en fazla artran elementtir.Sadekarbonlu eliklerde, denge artlarnda, %0,6 C ieriine kadarsertlik ykselir.

Sertlie paralel olarak mukavemet de artar; fakat sneklik (birmalzemenin plastik olarak deforme olabilme kabiliyetidir),dvlebilirlik ve kaynak kabiliyeti azalr(kaynak zelliklen %0.25C zerinde ktleir). Karbon, demirle kat zelti yaparakmukavemet ve sertlii artrd gibi. kuvvetli karbrler oluturarakanma direncini de artrr.Ferit () : Karbonun demiri iinde erimesi sonucu oluankat zeltiye

ferrit denir. ferrit(HMK) kristal kafese sahiptir. C ferrit iinde 723 C de enfazla %0,03 kadar eriyebilir.stenit (

):

Karbon atomunun YMKyapdaki

demiri ierisinde znmesisonucunda oluankat zeltidir. ostenit(YMK) kristal kafese sahip tir.Sertletirme ilemi eliin stenit blgesine kadar stlmas ve btnyapnn stenit fazna dnene kadar beklenilmesi sonrasnda hzl birekilde soutulmas ile gerekletirilir. Bu dnm sonucunda martenzitad verilen yksek sertlie sahip yap oluur. Martenzitik dnm hzl

gerekletii iin difzyona zaman yoktur. stenit faz kaymamekanizmasyla aniden kafes yapsndeitirir.


23/41

elik ierisindeki maddelerin rolleri Krom (Cr)Kromun oksijene kar olan ilgisi demirden fazla olduu iin

mevcut oksijenle kendisi birleerek 20-30 nm kalnlndapasif Cr203 tabakas oluturur.

Ancak paslanmaz eliklerde krom karbr oluumu sonucundakafes iindeki krom oran der ve dolaysyla korozyonakar dayanm

zellii ortadan kalkar.Bu nedenle elikte ykselen C oran ile ya Cr oran artrlr yadakroma gre karbr yapma eilimi daha fazla olan alamelementleri (Nb. Ta. Ti) elie ilave edilir.

Oluan Cr203 tabakas yzeyi tamamen kaplamaldr. Aksitakdirde korozif ortamlarda termal korozyon. korozyon pilioluumu desteklenir.

Paslanmazlk asndan elikte herhangi bir ekilde kimyasalolarak (Cr203,Cr2N. Cr23C6, Cr7C3gibi) balanm kromunetkinlii kalmamtr.

Cr ayn zamanda eliin yksek scaklklarda mekanik

zelliklerini korumasn da salar.


24/41

elik ierisindeki maddelerin rolleri Manganez (Mn)Her tr elikte bulunan bir elementtir.elie ergitme prosesleri srasnda oksijen tutucu olarak katlr.Karbon eliklerinde, manganez miktarnn st snr %0,8-1,0

olarak gsterilmektedir.Fazla bulunmas halinde, elik, mangan alaml elik olarak

kabul edilir. Manganezin asl kat zelti sertletiricisi

olarak kullanlr. Bu durumda, manganez eliin mukavemetinde nemli bir

arta sebep olur; sneklik bir miktar azalr. Manganezin eliin mukavemetinde salad art, eliin

karbon ierii iledoru orantldr.

Manganez, sertleme kabiliyetini artrr; kaynak edilmezelliini iyiletirir vekorozyon zelliklerini gelitirir.


25/41


26/41

elik ierisindeki maddelerin rolleri

Molibden (Mo)

Karbr oluumuna kromdan daha yatkn bir elementtir.Anma dayankll, sya dayankllk, kesme

yeteneini dzeltme gibi zelliklerin arand yerlerdemolibden alaml

eliklerden sz edilir.Ayn zamanda wolframl, vanadyumlu ve nikelli

eliklerde katk eleman olarak molibden kullanlr.Korozyona dayankl krom nikelli eliklerde slfrik

asitlere kar dayankll yine molibden arttrr.elie yksek miktarlarda molibden katldnda

dvlme olduka gleir.


27/41

elik ierisindeki maddelerin rolleri

Vanadyum (V)

elikte karbr bileii oluturmas sebebi ile malzemeninsya dayanklln arttrr.Vanadyumlu elikler anmaya kar stn dayanmldrlar

bylece malzeme uzun sre kullanlsa da anmaya kar

olduka dayankldr (bylelikle kesici ularn uzun srekesici kalmalarn salar).

Wolfram (Tungsten, W)

Takm eliklerinin en nemli alam metalidir. Esas etkialam elemanlar ile birlikte kullanldnda eliinyapsnda karbr oluturmasndan kaynaklanr.eliin karbr oluturmas uzun sre yksek

scaklkta almasn ve kesici ularn uzun sre


28/41

elik ierisindeki maddelerin rolleri Bakr (Cu)Hemen her alamda %0,15 orannda bakr mevcuttur. Eer bakr

oran istee bal olarak yukarlara kartlrsa ak havadapaslanmay azaltr.Ayrca elie bakr katldnda asitlere kar zelikle slfrik

aside kar dayanm artar.

Nikel (Ni)Ender durumlarda tek bana katk metali olarak kullanlr

ekseriye kromla birlikte kullanlr. Yine kromla birlikte eliekatldnda sertlemeye ve sya dayankll salar.Korozyona dayankll ve kimyasal etkilere kar dayankllnikele krom katnca meydana gelir.

Titanyum (Ti) Niyobyum (Nb) Tantal (Ta)

Karbon oranna bal olarak yksek oranlarda krom nikellieliklere katlr bylece korozyon engellenebilir.


29/41

Kullanm alanlar Biyomedikal uygulamalarda kullanlan metal malzemeler arasnda en yaygn

kullanlan malzemeler demir esasl alamlardr. Bu grubun iinde sv ile

temas durumunda sadece korozyona dayankl ostenitik veya yar ostenitik vektrme ile sertleebilir olan alamlar kullanlr. mplantasyonlarda zellikleok bileenli yk tayan ve eklem yerlerinde uygulananlardan en yaygnkullanlan 316 L paslanmaz eliktir. Bunun sebebi iyi korozyon direnci ve iyimekanik zellikleridir. Vakum ve elektrik ile tekrar ergitme, malzemeninperformansn hissedilir derecede arttrmaktadr. Di protez uygulamalarndaostenitik paslanmaz eliin daha dk korozyon direncine sahip olanlarkullanlabilmektedir. Sv temas olmayan yerlerde rnein kol ve bacaklardaelik ve paslanmaz elik bileenlerden yaralanlabilir.

eitli biyomalzeme uygulamalar aada verilmitir: Kemik atlamalarnn sabitlenmesi (316 L paslanmaz elik) Kemik paralarnn tel ile balanmas (316L paslanmaz elik) Bel kemii probleminin dzeltilmesi (316L paslanmaz elik) Uzun kemiklerin dahili sabitlenmesi (316L paslanmaz elik)

Omuz, kala, diz, dirsek gibi eklem protezleri (316L paslanmaz elik)

Dilerin dzeltilmesi (302, 303, 304 ve 305 paslanmaz elik) Di yapsnn restorasyonu (316L paslanmaz elik) 0.26mm apl ve 5-20 mm uzunluunda akupunktur ineleri (316L paslanmaz

elik)


30/41

CoCr ALAIMLARI Biyolojik olarak kobalt esaslalamlarnkullanm 1929 tarihine kadar

gitmektedir ve ilk kullanm di hekimlii alanndadr. Bu amalakullanlan alamn ad Vitalyumdur. Gayet iyi mekanik zelliklere

sahiptir ve kolay dklebilir bir alamdr. Sonu olarak bu alamdihekimliindeyaygn olarak kullanlmayabalanmtrve diercerrahiuygulamalar 1937 senesine kadar uzamtr. O tarihlerde sadeceyksek korozyon direnleri nedeniyle paslanmaz elikler cerrahiuygulamalarda kullanlyordu. Vitalyumun ilk cerrahi uygulamas kemikplakaseklindeolmutur.

Biyomalzeme olarak kullanlan iki tip kobalt-krom alam vardr.Bunlar;

1- CoCrMo

2- CoNiCrMo alamlardr.

CoCrMo alamlar diilik ve yeni gelitirilen yapay eklemlerdekullanlmaktadr. CoNiCrMo alam ise CoCrMo alamlarna nazaran

daha ar ykler tayan, kala ve diz eklemlerinde protez sapmalzemesi olarak kullanlmaktadrlar.

ASTM, CoCr alamlarn cerrahideki uygulamalarna gre 4 eit grubaayrlmtr.

Bunlar;

CoCrMo (F75)

CoCrWNi (F90)

Yksek Co-Cr alamlkala protezi

CoCr


31/41

CoCrALAIMLARI

Dkm F-75 alam geleneksel olarak iyi korozyon direnci ile karakterize edilir. Mekanikzellikleri ikinci derecede nemlidir.Alamn kimyasal bileimi, mekanik ve korozyon zelliklerinioptimize edecek ekildeayarlanmtr. Yaklakbileimi%27-30 Cr, %0.35 max. C, %5-7 Mo,%2.5 max. Ni, %0.5 max. Fe, %1 max. Mn, %1 max. Si ve geri kalan balans Co eklindedir.Bu alama esas olarak katlan elementler Cr ve C dur. Alamsz durumda kobaltn korozyondirenci cerrahi uygulamalar iin yeterli deildir. Cr ilavesi ile alam yzeyinde Cr3O3 olutuu

iin korozyon hzder. Bir ok Co, Ni ve Fe esaslalamda %20 ye kadar Cr kullanlrken bu alamda %30a kadar

kullanlmas en iyi korozyon direncini salar. Karbon alamn ergime noktasn drr vematrisi kat eriyik sertlemesi ile kuvvetlendirilir. Ergime noktasnn dmesi, dkmn basitdkm ekipmanlar ve ucuz malzemeler kullanlarak yaplmasna olanak tanr. Bu nedenlevitalyum kk laboratuarlar da bile retilebilir. Karbon ilavesi ile dkm scakl 1450 0C den1350 OC ye drlr.

Co Cr alamlar korozyon dayanmlar yksek olmas, retim metotlarn kolay ve ucuz olmasnedeniyle olduka yaygn kullanm alan bulmutur. Bu malzemeler esas olarak ve en okkarlalan medikal uygulamas kala protezleridir. Kala protezlerinin Co Cr yaplma sebebivcutta dier implant malzemelerden daha fazla kalabilme sreleridir. Bu nedenle kalcimplantlar Co Cr alamlarndanyaplmaktadr. Biyouyumluluklar iyidir ve toksikolojik bulgularyoktur. Kalc total kala ve total diz protezleri mekanik zellikleri bakmndan daha iyi olduu iin

F-75 dvme alamlarndan tercih edilir. F-75 dkm ise daha ok daha az mukavemet vekleme erektiren bl eler i in diza n edilir. Ama F-75 dkm ala mndan klenme

Alanlar


32/41

Alanlar

Alam Elementleri

Kobalt : Alamn ana elementidir. Kat eriyiin %70 nin Co olduu kabul edilmektedir.

Alamn mukavemet deerini, sertliini ve elastik modln arttrmakta, sneklii isedrmektedir.

Krom : Kat eriyiin %30 unun Cr olduu kabul edilmektedir. Korozyondirencini arttrmakta, mekanik zellikleri iyiletirmektedir. En yksek mekanik zellikdeerini elde etme snr %30 Cr seviyesindedir.

Molibden : Vitalyum alamnn mekanik zellikleri nemli lde etkiler. Sertlii

arttrr. Bu alamda Mo yerine W da kullanlabilmektedir. Ancak W sneklii Mo dendaha fazla drmektedir.

Alam Kullanm Alan

F 75 DkmKala, diz, bilek, dirsek, omuz, parmak eklem protezleri, kemik plaka ve

ivileri, kalp kapakklar.

F 75 Dkm Total kala protezi

F 90 Dvme Total kala protezi, kalp kapak, cerrahi tel

F 562 Dvme Total kala protezi

Mekanik zellikleri

zellikler Min.

Akma Mukavemeti 450 N/mm2

ekme Mukavemeti 655 N/mm2

Uzama % 8

Kesit Daralmas % 8


33/41

En ok kullanlan biyomalzemelerden olan titanyumun


34/41

En ok kullanlan biyomalzemelerden olan titanyumunzelliklerini u ekilde zetleyebiliriz;

Titanyum reaktif bir metaldir. Bunun anlam havada, suda veya oksitolan herhangi baka bir elektrolit metal zerinde kendiliinden bir

oksit tabakas oluturur. Bu tabaka ile kaln bir film oluur ve vcutsvlarnnki de dahil olmak zere kimyasal saldrlardan metalkorunmu olur.

Titanyum doku ierisinde inert bir zellik gsterir. Doku ile temashalinde bulunan film tabakas znmeyen zelliktedir. Bu durumdaorganik molekllerle reaksiyona girebilecek iyon salnmgereklememektedir.

Titanyum iyi mekanik zellikler gstermektedir. Dayanma kuvvetiolduka yksek olan bir malzemedir. Hatta titanyumun kortikal kemik(Kemik iliini evreleyen, sk kemik dokusundan ibaret katman) veyadentinden (mine tbakasnn altnda kemikten daha sert yap) okdaha sert olduu bilinmektedir. Narin, zayf biimdeki dentalimplantlarn elde edilmesinde kullanldklar halde byk ykleri de

tayabilecek kadar dayankldrlar. Ayrca bu metalin sert vedvlebilir biimde olmas ok yklemelerden etkilenmemesine,eilme ve bklmelere ramenkrlmamasna neden olmaktadr.

Titanyum doku ve kemik ierisinde pasif davran gstermez. Kemikprzl yzeye doru bymektedir ve kemikle balanmagstermektedir. Bu niteliinden dolay da bu malzeme biyoaktif bir

malzemedir. Bu yapan biimde balanma, osseoentegrasyon olarakisimlendirilmektedir


35/41

Uyumluluk


36/41

UyumlulukTitanyum reaktif metal serileri ierisinde snflandrlmaktadrlarfakat cerrahi

implantlar ve kimyasal aparatlar iin kullanlabilecek en direnlimetaldir.Titanyum ve altn ok benzer korozyon direnlerine sahiptir.Elektriksel olarak izole edilmi,nce bir oksit film reaktif titanyumu korozifortamdan korumaktadr. Metalik biyomalzemelerin korozyonu, sadeceelektrokimyasal metotlarla allabilmektedir. Korozyon le her gn metalatomlarnn bir katndan daha az uzaklatrlr. Bu sonu da titanyummalzemenin tamamyla oksitlenmesi iin bir milyon yldan daha fazlazaman gemesi gerektii sonucunu vermektedir. Sonu olarak "kimyasaluyumluluk" terimi korozyon ile ayn anlamda kullanlmaktadr. Sfr

korozyona sahip bir malzeme de bulunmamaktadr. Fakat minimumkorozyon hz da aslnda (biyo) kimyasal uyumluluu garantilemektedir.Dolaysyla titanyum da dk korozyon hzyla iyi bir malzemedir .Havaclk, uzay, uak, tp (kala ve diz

implantlar,kalp valfi. di dolgu maddesi, vs.), elaletleri ve hattagolf sopasna kadar pek ok yerdekullanlmaktadr. Alamlar stldklarndailk ekillerine dnebilme yeteneinesahiptirler. Bu zellie ekil hafza zelliidenmektedir. (Shape Memory Alloys)ekil hafza etkisi. Biyomalzeme

uygulamalarnda; di kprlerinde, kafatasierisindeki damar


37/41

ekil hafzaetkisi

Bu fonksiyonel davrantanyararlanlarakbiyomedikal uygulamalarda kullanlandamarlar iindeki kan phtlarn yakalayanbir filtre gelitirilmitir. NiTi alaml teldenyaplm apa eklindeki filtre damar iinesokulmadan nce dz bir tel halinegetirilir. Damar iine yerletirildikten sonratel, vcut ss ile harekete geerek filtrefonksiyonu salayacak orijinal ekline


38/41

Hafzal alamlar bugne kadar deiik biyomedikal uygulamalarda

kullanlmtr. ok iyi bilindiklerinden Ti-Ni alamlar ilk defa kullanlanhafzal alamlardr. Gelecek yllarda dier hafzal alamlarndaimplant olarak kullanlmalarnnartaca muhtemeldir.

Ortodentik uygulamalarda dilerin kuvvetlendirilmesi iin kullanlmaspaslanmaz elik tellerin yerini uygulama kolayl ve dieravantajlarile Ti-Ni teller almaya balamtr.

Ti-Ni alamlarn en ilgin uygulamas suni kalplerdir. Ti-Ni telleri iftynl ekilhafza etkisi gsteren elastomerden yaplm kalp duvarnayerletirilir. Bu teller programl elektrikli stma devreleri yardmyla suniolarak kas kaslmasn salayacak ekilde kullanlr. Uygunpompalama hz ve basnsalanr.

Ortopedik uygulamalarda ise Ti-Ni alamndan yaplm kemiklevhalar rnek verilebilir. Kemik krklarnn basnla onarmnsalamaktadrlar. nceden programlanm Ti-Ni malzemesi krkkemie tutturulur, vcut ssndaekilhafzasnn levhaybzd vekrk kemik ularnskcakenetledii grlr. Uyumu ve hzl kaynamasalamas nemli bir avantajdr.

Ti-Ni alamnn bir bakauygulamasbelkemiieriliinin dzeltilmetedavisidir. Burada bir Ti-Ni ubuk birka kere bklerek ksaltlr.ubuk vcuda yerletirildikten sonra, vcut scakl zerinde birscaklk u ulanarak traksi on a arlar a lr . B lece ikinci bir

Titanyum 20 yldan fazla bir sredir


39/41

Titanyum 20 yldan fazla bir sredirkardiovaskller cerrahi aletlerindekullanlmaktadr. ekilde StarrEdward naort valfi grlmektedir. Onarlamaz kalpvalfi hastal bulunan hastalarda; topututan titanyum kafes aortann iineyerletirilir. 1965 den beri bu protez ok azbir baarszlkla 80.000 hasta zerindedenendi.

Kalp krizleri ve dier birok nedenlersonucu kardiak disfonksiyon durumumeydana gelir ve hasta yaamn

srdrmek iin geici yada devaml olarakbir darbe retici sisteme ihtiya duyar.Hermetik olarak mhrlenmi lityum iyodin g kayna ve bir titanyum kututarafndan korunan elektronik devre ierenbir darbe jeneratr bulunur.

Titanyum alamndan yaplm protezler, totalkala, parmak eklemi, total diz ve total dirsekdeiimlerinde ve krk onarm uygulamalarnda

kullanlmtr. Total kala deiimi nispeten basittir.Top ve soket (ball and socket) tipindeki eitlidizaynlar ve malzemeler, klinik baarylasonulanmtr. Titanyum alamnn yksekdayankll ve yorgunluk direnci, hasta aktivitesinin

artmas amacyla kala protezlerindekullanlmaktadr. Dk modle sahip titanyum

Alt n e alt n ala mlar


40/41

Altn ve altn alamlar Altn ve altn alamlar kararllk, korozyon direnci ve uzun

mrl olularndan dolay di tedavisi asndan yararlmerallerdir.

Altn alamlar saf altna gre daha iyi mekanik zellikleresahiptirler. Bu alamlarn %75 veya daha fazlas altn geri kalanise soy metallerden olumaktadr.

Bakr ilavesi dayanm artrr. Platinde ayn etkiyi gsterir. Ancak%4'den fazla ilave edilirse erime noktas artt iin ilenmesizorlamaktadr.

Az miktarda inko ilavesiyle erime scakl durlr. %e3tenfazla altn ieren yumuak alamlar fazla yk altndakalmayacak ekilde dolgu malzemesi olarak kullanlrlar.

Daha az altn ieren alamlar ise daha serttir ve yke kardayanmJan daha yksektir. Bu nedenle kaplama malzemesiolarak kullanlrlar.


41/41

Documents

METALİK BİYOMALZEMELER