Biomaterialen college 5 Flashcards

1
Q

Wat zijn keramieken?

A

keramieken structuren zijn vaste anorganische en niet-metallische structuren. Keramieken zijn zowel biologisch als synthetisch te verkrijgen.

Voorbeelden van keramieken zijn: klei, porselein, glas, diamant, ivoor etc.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Waar kunnen bio keramieken voor gebruikt worden?

A

kunnen gebruikt worden in het menselijk lichaam of kunnen contact hebben met het menselijk lichaam.

Voorbeelden zijn: klei, aluminium oxide (aluminia), zirconium oxide (zirconia), bioglass of calciumfosfaat.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Wat zijn de eigenschappen van keramieken? (3)

A
  1. Zijn te verdelen in chemische en mechanische eigenschappen.
  2. Keramieken kunnen zowel ionische bindingen (NaCl) als covalente bindingen bevatten (Al2O3).
  3. Meestal zijn keramieken kristallijne structuren.

Voorbeelden van amorfe structuren zijn: glas en amorf calciumfosfaat.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Keramieken kunnen voorkomen in verschillende structuren, wat zijn de 6 meest bekende?

A
  1. simpele kubus
  2. face-centered kubus
  3. lichaam gecentreerd kubus
  4. simpele tetragonaal
  5. lichaam gecentreerd tetragonaal
  6. hexagonaal
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Wat voor eigenschappen hebben keramieken nog meer naast chemische en mechanische eigenschappen? (4)

A

Thermische en elektrische eigenschappen zoals:

  • lage thermische conductiviteit
  • thermisch zeer stabiel
  • thermische isolator
  • niet elektrisch geleidend

Uitzondering hierop zijn ‘moderne’ keramieken/glasachtige. Deze kunnen wel semi-conductief zijn.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Waar bestaan de intrinsieke mechanische eigenschappen van keramieken uit?

A
  1. relatief sterk
  2. hard
  3. lage taaiheid
  4. geen duidelijke vloeigrens
  5. lage ductiliteit
  6. erg bros
  7. zeer lage mate van plastische vervorming
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

waardoor worden de extrinsieke eigenschappen van keramieken bepaald?

A

Door de wijze van verwerking, dit bepaalt namelijk de bulk eigenschappen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

De weefselinteractie van bio keramieken is afhankelijk van de biocompatibiliteit. In welke types kunnen we de bio keramieken indelen m.b.t de interactie met weefsel?

A
  1. type 1, bijna inerte keramieken
  2. type 2, rol van porositeit
  3. type 3, bioactieve keramieken
  4. type 4, resorbeerbare keramieken
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Wat kun je vertellen over type 1, bijna inerte keramieken?

A

Type 1 keramieken hebben een minimale interactie met het menselijke lichaam. Er is vrijwel altijd sprake van een fibrotisch kapsel om de bio keramieken

Voorbeelden zijn alumina, zirconia en carbon.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Wat kun je vertellen over type 2, rol van porositeit bij keramieken?

A

Bij type 2 keramieken is er sprake van een mate van porositeit. Porositeit vergroot het oppervlak van het materiaal. Deze structuur promoot weefsel ingroei en reactiviteit van het biomateriaal. Daarnaast is er ruimte voor vascularisatie. De ideale poriegrootte wordt geschat op ongeveer 10 micrometer.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Wat kun je vertellen over type 3, bioactieve keramieken?

A

Biologische respons aan het materiaaloppervlak zorgt vrijwel altijd voor binding/integratie met het omliggende weefsel. Voorbeelden zijn calciumfosfaten en bioactief glas.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Wat kun je vertellen over type 4, resorbeerbare keramieken?

A

Resorbeerbare keramieken zijn keramieken welke al afbreken in de tijd dat natuurlijk weefsel gevormd wordt.

Een voorbeeld hiervan is bioglass in composities al SIO2, CaO, Na2O en P2O5. Gips (calcium sulfaat) is ook een resorbeerbaar bioactief glas.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Wat is osseointegratie?

A

Osseointegratie is materiaal-weefsel interactie in een botachtige omgeving. Er is hierbij geen sprake van integratie bij fibrotische kapsel vorming.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Wat betekent het wanneer een materiaal oseoconductief is?

A

Geleidend, laat ingroei van bot toe.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Wat betekent het wanneer een materiaal oseoinductief is?

A

inducerend, zet aan tot aanmaak van nieuw bot.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Wat kun je vertellen over Alumina? (4)

A
  1. Aluminium oxide (AI203)
  2. Alumina is chemisch en thermisch zeer stabiel
  3. Super kristallijne structuur en kan gesynthetiseerd worden met verschillende grain sizes (korrelgrootte).
  4. Hoge hardheid, lage frictie coëfficiënt en goede corrosie resistentie. Wordt vaak toegepast als poreus oppervlak.
17
Q

Wat zijn klinische toepassingen van Alumina?

A
  1. Femorale kop van een heup revisie implantaat
  2. Tandheelkundige implantaten en kronen
  3. Orthopedische vullers
  4. Kunstoog
18
Q

Wat kun je vertellen over Zirconia? (4)

A
  1. Zirkonium oxide (ZrO2)
  2. Vrij kristallijne structuur, (kubisch!)
  3. Chemisch en thermisch zeer stabiel
  4. Zeer goede tri biologische eigenschappen (frictie en slijtage)
19
Q

Hoe is zirconia verder te stabiliseren?

A

Toevoeging van additieven zoals yttriumoxide (Y2O3), tetragonale polykristallijne structuur. Hogere sterkte en minder breuk gevoelig.

20
Q

Wat kun je vertellen over carbon?

A
  1. Keramiek met kristalstructuur
  2. Er zijn verschillende carbon soorten
  3. Toepassing van carbon ligt in coatings
21
Q

Wat kun je vertellen over pyrolitisch carbon?

A

Andere vorm van carbon, wordt ontwikkeld door pyrolyse van grafeen. Dit geeft aan dat er dwarsverbindingen zitten tussen de grafeen lagen. Het pyrolitisch proces verhoogt de tri biologische weerstand (beter bestand tegen frictie en slijtage).

22
Q

Waar is pyrolitisch carbon voor geschikt?

A

Pyrolitisch carbon is hemocompatibel en dus geschikt voor vasculaire toepassingen zoals synthetische hartkleppen en coating van stents. Je vind deze carbon soorten nauwelijks terug in gewrichtsimplantaten.

23
Q

Waar worden carbon fiber composieten voor gebruikt?

A

ter versterking van polymeren.

24
Q

Wat kun je vertellen over carbon nanotubes?

A

Carbon wordt vaak gebruikt in nanotubes. Deze nanotubes vind je terug in gevallen van weefsel regeneratie, drug delivery, biosensoren en composiet fabricatie.

25
Q

Een belangrijke groep binnen de keramieken, zijn de calciumfosfaten. Wat kun je hierover vertellen?

A
  1. Bestaan uit calcium- en fosfaationen.
  2. Afhankelijk van de samenstelling zijn er verschillen in oplosbaarheid in calciumfosfaten.
  3. Calciumfosfaten hebben een vergelijkbare compositie met diverse kristallijne structuren.
  4. Calciumfosfaten zijn zeer biocompatibel (bioactief, bot). Er is sprake van stabiele covalente en ionische bindingen, fysisch en chemisch vergelijkbaar met harde weefsels, dissolutie zorgt voor Ca2+ en PO4 3- ionen die van nature al voorkomen in het menselijk lichaam.
26
Q

Wat zijn klinische toepassingen van calciumfosfaten?

A

Zijn vooral te vinden in bot implantaten, bone graft substitutes, weefsel generatie constructen en botvullers.

Calciumfosfaat vergroot de bioactiviteit van het implantaatoppervlak. Daarom is het zeer goed te gebruiken als coating. Verschillende technieken zijn plasma sprayen, sputteren, saturatie en biomimetische techniek.

27
Q

Wat is een beperking van calcium fosfaten?

A

zijn vrij bros en dus niet toepasbaar in toepassingen waarbij er sprake is van een grote mechanische belasting.

28
Q

Wat is de rol van korrelgrootte op op bioactiviteit en botformatie?

A

Een kleinere korrel zorgt voor een groter totaal oppervlak, meer korrel boundaries en een hogere oppervlakte energie

29
Q

Calcium fosfaten composieten, wat zijn composieten?

A

Een composiet is een materiaal gemaakt van twee of meer componenten/materialen. Een composiet heeft andere eigenschappen dan de oorspronkelijke materialen waaruit het is opgebouwd. Reden om composiet biomaterialen te maken zijn vaak licht, verbeterde mechanische eigenschappen en goede biocompatibiliteit en bioactiviteit.

30
Q

Wat is een toepassing voor calcium fosfaat composieten?

A

Bot cement, het vullen en fixeren van bot.

Belangrijke parameters zijn hierbij: setting time, injecteerbaarheid, sterkte, dissolutie of degradatie snelheid, temperatuur toename door reactie en drug release.

31
Q

Wat kun je vertellen over bioactief glas? (4)

A
  1. normaal gesproken silica-based glas met calcium en fosfaat oxide in de compositie.
  2. Amorf transparant materiaal
  3. Hoge druk-sterkte en bros gedrag
  4. Botbinding met bioactief glas kan plaatsvinden door aanwezigheid van calcium en fosfaat ionen en hun dissolutie producten.
32
Q

Wat is het mechanisme voor bioactiviteit? (4)

A
  1. vorming van -OH groepen aan het oppervlak van slica-based glas in waterige oplossing
  2. Formatie van apatiet nucleatiepunten door OH groepen aan het oppervlak van het substraat
  3. Neerslag/absorptie van Ca en HPO4 uit de fysiologische omgeving
  4. Kristalgroei en formatie van een laag apatiet kristallen.