Proiectarea Implanturilor

Introducere

Un biomaterial reprezinta un material sintetic utilizat pentru inlocuirea unei parti din corpul uman sau pentru a functioana in contact direct cu un tesut viu. O alta definitie a acestuia, este: ”o substanta, biologic inerta destinata implantarii sau incorporarii in sistemele vii”.

Pe de alta parte, un material biologic este un material produs de un sistem biologic, cum ar fi matricea osoasa sau smaltul dintilor. Materialele artificiale ce vin in contact cu pielea, precum aparatele auditive sau membrele artificiale portabile nu reprezinta biomateriale deoarece pielea actioneaza ca o bariera fata de mediul extern.

Aplicarea diferitelor materiale in cadrul corpului uman poate fi privita din mai multe perspective conceptual diferite.

In primul rand, un biomaterial poate fi urmarit din punct de vedere al domeniilor de utilizare.

In al doilea rand, corpul uman poate fi privit ca o structura cu nivele multiple: nivel tisular, nivel organic si la nivel de sistem.

In al treilea rand, se are in vedere clasificarea materialelor in:

-aliaje feroase;

-metale si aliaje neferoase;

-materiale ceramice;

-materiale polimerice;

-materiale compozite.

Geralitati despre proprietatile materialelor

De regula proprietatile materialelor limiteaza functiile acestora. De cele mai multe ori performantele functionale nu depind de o singura proprietate ci de o combinatie de proprietati. Spre exemplu: pentru design-ul dispozitivelor la care greutatea este un parametru care trebuie utilizat, este important de cunoscut raportul intre E si ρ respectiv σf si ρ.

In general s-a ajuns la ideea ca reprezentarea grafica a dependentei dintre doua proprietati poate fi utila pentru a solutiona anumite aplicatii cu functii bine precizate:

-greutate minima;

-rezistenta ridicata;

-rigiditate impusa;

-proprietati termice, electrice.

Aceasta reprezentare grafica a proprietatilor, una in raport cu alta, poarta denumirea de harta a proprietatilor.

Astfel de reprezentari pot fi facute in acelasi timp si spatiu pentru clase diferite de materiale, daca evident scala pentru axele de coordonate este judicios aleasa.

In anumite situatii din hartile pentru proprietatile materialelor pot fi deduse si alte tipuri de informatii.

Exemplu: daca este construita harta E=f(ρ), viteza de propagare longitudinala asunetului poate fi estimata cu relatia:

ν=(E/ρ)

Prin logaritmare se obtine ecuatia in care pentru valori precizate ale lui E si ρ poate fi dedusa viteza de propagare longitudinala notata cu ν:

logν= ½(log E-logν).

Pe harta proprietatilor putem figura sub forma unei famili de linii paralele, cu o anumita panta viteza de propagare longitudinala a sunetului.

In desig-ul materialelor, pentru intocmirea hartilor se folosesc frecvent date referitoare la urmatoarele proprietati: densitatea,modulul de elasticitate, rezistenta mecanica la rupere, tenacitatea ruperii, conductivitatea termica, difuzivitatea termica, coeficientul de dilatare liniara.

Scurt istoric

Metalele si aliajele si-au gasit utilizarea in cavitatea bucala din cele mai vechi timpuri, fiind folosite in scop protetic. Egiptenii, si mai tarziu etruscii, fenicienii si romanii, inlocuiau dintii perduti cu dinti de origine umana sau animala, care dupa prelucrari si adaptari prin slefuire erau solidarizati intre ei si la dintii restanti cu sarme sau benzi din aur. Capeteniile incase isi “decorau” frontalii superiori cu incrustatii din aur. Pe langa aur, mai era folosit si argintul, ambele metale fiind prelucrate la rece, suprafata formelor finite obtinute fiind prelucrate prin slefuire.

Printre primele aliaje dentare a fost amalgamul, utilizarea sa ca material de obturatie fiind atribuita medicinii chineze. Reteta dateaza din anul 659, fiind redata in 1505 de Liu Wert'ai: 100 parti mercur, 45 parti argint si 900 parti staniu. Tot in Orientul Indepartat (China,Japonia), se confectionau proteze din lemn de cimisir (Buxus sempervivens) cu dinti frontali din alabastru, suprafetele ocluzale fiind armate cu cuie din fier san cupru.

Pe linia evolutiei metalelor in stomatologie, evul mediu nu aduce modificari esentiale, metalul preferat ramanand aurul. Intrucat aurul pur este foarte moale, a fost aliat cu argint si cupru, mai apoi cu platina, iar din 1925 cu metale din subgrupa platinei. Aurul aliat era tras in folii, care se adaptau prin stantare.

Primele incercari de a turna aurul lichid sub presiune dateaza din 1904 si apartine lui Ollendorf (Germania) si Taggart (SUA). Abia in 1907 Taggart reuseste turnarea aliajelor in tehnica dentara. De atunci, metoda acestuia a fost permanent imbunatatita; aparatele de turnat prin centrifugare au fost inlocuite cu instalatii speciale de topire-turnare, care lucreaza in conditii de vacuum si presiune.