Biokeramik: Perbedaan antara revisi

'''Biokeramik''' dan [[Bioglass|bioglas]] adalah bahan [[keramik]] yang [[Biokompatibilitas|biokompatibel]].<ref>P. Ducheyne, G. W. Hastings (editors) (1984) ''CRC metal and ceramic biomaterials'' vol 1</ref> Biokeramik adalah bagian penting dari [[biomaterial]].<ref name="ShackelfordShackelford2">J. F. Shackelford (editor)(1999) ''MSF bioceramics applications of ceramic and glass materials in medicine'' {{ISBN|0-87849-822-2}}</ref><ref>H. Oonishi, H. Aoki, K. Sawai (editors) (1988) ''Bioceramics'' vol. 1 {{ISBN|0-912791-82-9}}</ref> Biokeramik berkisar pada biokompatibilitas dari [[oksida]] keramik, yang lengai di dalam tubuh, hingga bahan-bahan resorbabel. Bahan ini adalah yang pada akhirnya digantikan oleh tubuh setelah membantu perbaikan. Biokeramik digunakan dalam banyak jenis prosedur medis. Biokeramik biasanya digunakan sebagai bahan kaku dalam [[Implan|implan bedah]], meskipun beberapa biokeramik fleksibel. Bahan keramik yang digunakan tidak sama dengan bahan keramik jenis [[porselen]]. Sebaliknya, biokeramik terkait erat dengan bahan dari tubuh manusia atau [[Oksida logam campuran|oksida logam]] yang sangat tahan lama.<ref name=":0">{{Cite book|title=An Introduction To Bioceramics|last=Larry|first=Hench|publisher=World Scientific|year=1993|isbn=9814504165|location=|page=}}</ref>

Pada tahun 1969, LL Hench dan yang lainnya menemukan bahwa berbagai macam gelas dan keramik dapat berikatan dengan tulang hidup.<ref>{{Cite journal|last=Hench|first=Larry L.|year=1991|title=Bioceramics: From Concept to Clinic|url=https://www.ualberta.ca/~hanifi/Bioceramics%20-%20Hench.pdf|journal=Journal of the American Ceramic Society|volume=74|issue=7|pages=1487–1510|doi=10.1111/j.1151-2916.1991.tb07132.x}}</ref><ref>T. Yamamuro, L. L. Hench, J. Wilson (editors) (1990) ''CRC Handbook of bioactive ceramics'' vol II {{ISBN|0-8493-3242-7}}</ref> Hench terinspirasi oleh ide dalam perjalanannya ke sebuah konferensi tentang bahan. Dia duduk di sebelah seorang kolonel yang baru saja kembali dari [[Perang Vietnam]]. Kolonel itu berbagi bahwa setelah cedera, tubuh prajurit sering menolak implan. Hench tertarik dan mulai menyelidiki bahan-bahan yang biokompatibel. Produk akhirnya adalah bahan baru yang disebutnya [[Bioglass|bioglas]]. Karya ini menginspirasi bidang baru yang disebut biokeramik.<ref name="KassingerKassinger2">Kassinger, Ruth. ''Ceramics: From Magic Pots to Man-Made Bones''. Brookfield, CT: Twenty-First Century Books, 2003, {{ISBN|978-0761325857}}</ref>

Pada tanggal 26 April 1988, simposium internasional pertama tentang biokeramik diadakan di Kyoto, [[Jepang]].<ref name="OonishiBio89">{{Cite book|url=https://books.google.com/books/about/Bioceramics.html?id=mivfMQEACAAJ|title=Bioceramics: Proceedings of 1st International Bioceramic Symposium|last=Oonishi, H.|last2=Aoki, H.|editor-last=Sawai, K.|publisher=Ishiyaku Euroamerica|pages=443|year=1989|isbn=978-0912791821|access-date=17 February 2016}}</ref>

Keramik sekarang umum digunakan di bidang medis sebagai [[implan]] [[Implan gigi|gigi]] dan [[tulang]].<ref>D. Muster (editor) (1992) ''Biomaterials hard tissue repair and replacement'' {{ISBN|0-444-88350-9}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Kinnari|first=Teemu J.|last2=Esteban|first2=Jaime|last3=Gomez-Barrena|first3=Enrique|last4=Zamora|first4=Nieves|last5=Fernandez-Roblas|first5=Ricardo|last6=Nieto|first6=Alejandra|last7=Doadrio|first7=Juan C.|last8=López-Noriega|first8=Adolfo|last9=Ruiz-Hernández|first9=Eduardo|year=2008|title=Bacterial adherence to SiO₂-based multifunctional bioceramics|journal=Journal of Biomedical Materials Research Part A|volume=89|issue=1|pages=215–23|doi=10.1002/jbm.a.31943|pmid=18431760}}</ref> [[Keramik logam|Cermet]] bedah digunakan secara teratur. Penggantian sendi umumnya dilapisi dengan bahan biokeramik untuk mengurangi keausan dan respon inflamasi. Contoh lain dari kegunaan medis untuk biokeramik adalah pada [[Pacu-Jantung|alat pacu jantung]], mesin dialisis ginjal, dan respirator. <ref name="Kassinger2">Kassinger, Ruth. ''Ceramics: From Magic Pots to Man-Made Bones''. Brookfield, CT: Twenty-First Century Books, 2003, {{ISBN|978-0761325857}}</ref> Permintaan global pada keramik medis dan komponen keramik adalah sekitar US $ 9,8 miliar pada tahun 2010. Diperkirakan memiliki pertumbuhan tahunan sebesar 6 hingga 7 persen pada tahun-tahun berikutnya, dengan nilai pasar dunia diprediksi meningkat menjadi US $ 15,3 miliar pada 2015 dan mencapai US $ 18,5 miliar pada 2018.<ref>{{Cite book|year=2011|title=Market Report: World Medical Ceramics Market|publisher=Acmite Market Intelligence|url=http://www.acmite.com/market-reports/materials/world-medical-ceramics-market.html}}</ref>

Biokeramik dimaksudkan untuk digunakan dalam sistem sirkulasi ekstrakorporeal ([[dialisis]] misalnya) atau bioreaktor rekayasa; Namun, paling umum sebagai [[implan]].<ref name="BochBoch4">Boch, Philippe, Niepce, Jean-Claude. (2010) Ceramic Materials: Processes, Properties and Applications. {{Doi|10.1002/9780470612415.ch12}}</ref> Keramik menunjukkan banyak aplikasi sebagai biomaterial karena sifat fisika-kimianya. Mereka memiliki keuntungan menjadi lengai dalam tubuh manusia, dan kekerasan serta ketahanannya terhadap abrasi membuatnya berguna untuk penggantian tulang dan gigi. Beberapa keramik juga memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap gesekan, menjadikannya berguna sebagai bahan pengganti untuk [[sendi]] yang tidak berfungsi. Properti seperti penampilan dan isolasi listrik juga menjadi perhatian untuk aplikasi biomedis tertentu.<ref name=":0" />

Beberapa biokeramik memasukkan [[Aluminium oksida|alumina]] (Al₂O₃) karena umurnya lebih panjang dari usia pasien. Bahan ini dapat digunakan dalam [[Telinga ossicles|ossikel telinga]] bagian [[Telinga ossicles|dalam]], prostesis okular, isolasi listrik untuk alat pacu jantung, lubang kateter, dan dalam banyak prototipe sistem implan seperti pompa jantung.<ref name="ThamaraiselviThamaraiselvi5">Thamaraiselvi, T. V., and S. Rajeswari. “Biological evaluation of bioceramic materials-a review.” Carbon 24.31 (2004): 172.</ref>

[[Aluminosilikat]] umumnya digunakan dalam protesa gigi, murni atau [[Komposit gigi|komposit]] keramik-polimer. Komposit keramik-polimer adalah cara potensial untuk mengisi rongga menggantikan amalgam yang diduga memiliki efek toksik. Aluminosilikat juga memiliki struktur seperti kaca. Berlawanan dengan gigi tiruan dalam resin, warna keramik gigi tetap stabil.<ref name="Boch2Boch4">Boch, Philippe, Niepce, Jean-Claude. (2010) Ceramic Materials: Processes, Properties and Applications. {{Doi|10.1002/9780470612415.ch12}}</ref><ref name="Hench">Hench LL. Bioceramics: From concept to clinic. J Amer CeramSoc 1991;74(7):1487–510.</ref> Zirkonia yang didoping dengan yttrium oksida telah diusulkan sebagai pengganti alumina untuk prostesis osteoartikular. Keuntungan utama adalah kekuatan yang lebih besar, dan ketahanan yang baik terhadap kelelahan material.<ref>{{Cite web|url=http://citeseerx.ist.psu.edu/messages/downloadsexceeded.html|title=Download Limit Exceeded|website=citeseerx.ist.psu.edu|access-date=2019-07-17}}</ref>

[[Karbon vitreous|Karbon vitreus]] juga digunakan karena ringan, tahan aus, dan kompatibel dengan darah. Sebagian besar digunakan dalam penggantian katup jantung. Berlian dapat digunakan untuk aplikasi yang sama, tetapi dalam bentuk pelapis.<ref name="Thamaraiselvi2Thamaraiselvi5">Thamaraiselvi, T. V., and S. Rajeswari. “Biological evaluation of bioceramic materials-a review.” Carbon 24.31 (2004): 172.</ref>

Keramik berbasis [[kalsium fosfat]] merupakan, saat ini, pengganti tulang yang lebih disukai dalam bedah ortopedi dan maksilofasial.<ref name="Boch3Boch4">Boch, Philippe, Niepce, Jean-Claude. (2010) Ceramic Materials: Processes, Properties and Applications. {{Doi|10.1002/9780470612415.ch12}}</ref> Mereka mirip dengan fase mineral tulang dalam struktur dan / atau komposisi kimia. Bahan ini biasanya berpori, yang menyediakan antarmuka implan tulang yang baik karena peningkatan [[luas permukaan]] yang mendorong kolonisasi dan revaskularisasi sel. Selain itu, ia memiliki kekuatan mekanik yang lebih rendah dibandingkan dengan tulang, membuat implan sangat berpori sangat halus. Karena [[Modulus Young|modulus]] keramik [[Modulus Young|Young]] umumnya jauh lebih tinggi daripada jaringan tulang, implan dapat menyebabkan tekanan mekanis pada antarmuka tulang. Kalsium fosfat yang biasanya ditemukan dalam biokeramik termasuk hidroksiapatit (HAP) Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ ; trikalsium fosfat β (β TCP): Ca₃(PO₄)₂ ; dan campuran HAP dan β TCP.<ref name="Boch3Boch4" />

'''Tabel 1: Aplikasi Biokeramik'''<ref name="Thamaraiselvi3Thamaraiselvi5">Thamaraiselvi, T. V., and S. Rajeswari. “Biological evaluation of bioceramic materials-a review.” Carbon 24.31 (2004): 172.</ref>

|Merekonstruksi sendi rematikreumatik atau patah

'''Tabel 2: Sifat Mekanis Biomaterial Keramik'''<ref name="Thamaraiselvi4Thamaraiselvi5">Thamaraiselvi, T. V., and S. Rajeswari. “Biological evaluation of bioceramic materials-a review.” Carbon 24.31 (2004): 172.</ref>

Sejumlah keramik yang ditanamkan sebenarnya belum dirancang untuk aplikasi biomedis tertentu. Namun, keramik-keramik ini berhasil dimanfaatkan pada sistem implan yang berbeda karena sifat dan biokompatibilitasnya yang baik. Di antara keramik ini, kita bisa mengutip [[silikon karbida]], [[titanium nitrida]] dan [[karbida]], dan [[boron nitrida]]. TiN telah disarankan sebagai permukaan gesekan pada prostesis pinggul. Sementara tes kultur sel menunjukkan biokompatibilitas yang baik, analisis implan menunjukkan [[Aus|keausan yang]] signifikan, terkait dengan delaminasi lapisan TiN. Silikon karbida adalah keramik modern yang tampaknya memberikan biokompatibilitas yang baik dan dapat digunakan dalam implan tulang.<ref name="Boch4">Boch, Philippe, Niepce, Jean-Claude. (2010) Ceramic Materials: Processes, Properties and Applications. {{Doi|10.1002/9780470612415.ch12}}</ref>

Sifat biokeramik yang anti korosi, biokompatibel, dan estetis membuatnya sangat cocok untuk penggunaan medis. Keramik [[zirkonia]] memiliki kelengaian dan tidak beracun bagi sel. Karbon adalah alternatif lain dengan sifat mekanis yang mirip dengan tulang, dan juga memiliki kompatibilitas darah, tidak ada reaksi jaringan, dan non-toksisitas terhadap sel. Tidak satu pun dari tiga keramik bioinert menunjukkan ikatan dengan tulang. Namun, bioaktivitas keramik bioinert dapat dicapai dengan membentuk komposit dengan keramik bioaktif. Bioglass dan keramik gelas tidak beracun dan terikat secara kimiawi dengan tulang. Keramik gelas memiliki sifat osteoinduktif, sedangkan keramik kalsium fosfat juga menunjukkan non-toksisitas terhadap jaringan dan bioresorpsi. Penguatan partikulat keramik telah menyebabkan pilihan lebih banyak bahan untuk aplikasi implan yang mencakup keramik / keramik, keramik / polimer, dan komposit keramik / logam. Diantaranya komposit keramik / polimer komposit telah ditemukan untuk melepaskan unsur-unsur beracun ke dalam jaringan sekitarnya. [[Logam]] menghadapi masalah terkait korosi, dan pelapis keramik pada implan logam menurun seiring waktu selama aplikasi yang lama. Keramik / keramik komposit menikmati keunggulan karena kesamaan dengan mineral tulang, menunjukkan biokompatibilitas dan kesiapan untuk dibentuk. Aktivitas biologis biokeramik harus dipertimbangkan dalam berbagai penelitian ''in vitro'' dan ''in vivo''. Kebutuhan kinerja harus dipertimbangkan sesuai dengan tempat implantasi tertentu.<ref name="Thamaraiselvi5">Thamaraiselvi, T. V., and S. Rajeswari. “Biological evaluation of bioceramic materials-a review.” Carbon 24.31 (2004): 172.</ref>

Biokeramik telah diusulkan sebagai kemungkinan pengobatan untuk [[kanker]]. Dua metode pengobatan telah diusulkan: [[hipertermia]] dan [[radioterapi]]. [[Perawatan hipertermia]] melibatkan penanaman bahan biokeramik yang mengandung ferit atau bahan magnetik lainnya.<ref>{{Cite journal|last=John|first=Łukasz|last2=Janeta|first2=Mateusz|last3=Szafert|first3=Sławomir|year=2017|title=Designing of macroporous magnetic bioscaffold based on functionalized methacrylate network covered by hydroxyapatites and doped with nano-MgFe 2 O 4 for potential cancer hyperthermia therapy|journal=Materials Science and Engineering: C|volume=78|pages=901–911|doi=10.1016/j.msec.2017.04.133}}</ref> Area tersebut kemudian terkena medan magnet bolak-balik, yang menyebabkan area implan dan sekitarnya memanas. Atau, bahan biokeramik dapat didoping dengan bahan pemancar β dan ditanamkan ke daerah kanker.<ref name="Shackelford2">J. F. Shackelford (editor)(1999) ''MSF bioceramics applications of ceramic and glass materials in medicine'' {{ISBN|0-87849-822-2}}</ref>