Biokeraamien antibakteeriset ominaisuudet

Abstract

Ihmiset ovat käyttäneet keraamimateriaaleja jo vuosituhansia ja teollisessa mittakaavassa vuosisatoja, mutta vasta viimeisimpinä vuosikymmeninä kiinnostus niiden tutkimiseen ja kehittämiseen lääketieteellisiin sovelluksiin on lisääntynyt. Tutkimus- ja kehitystyö onkin johtanut uuden materiaaliryhmän muodostumiseen: Biokeraamit. Biokeraameista pyrittiin aluksi kehittämään inerttejä materiaaleja korvaamaan muoviset ja metalliset implantit, jotka aiheuttivat voimakkaita hylkimisreaktioita, mutta niillä havaittiin olevan useita hyviä ominaisuuksia muun muassa antibakteerisuus, kontrolloitava biohajoaminen sekä bioyhteensopivuus useiden eri kudostyyppien kanssa. Tutkimuksien jatkuessa biokeraameilta onkin löytynyt ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka ovat tehneet niistä yhden kiinnostavimman materiaaliryhmän lääketieteellisiin sovelluksiin. Tämän työn tarkoituksena on tehdä kirjallisuuskatsaus nykyisin käytössä oleville biokeraameille sekä tutkia tarkemmin niiden antibakteerisia ominaisuuksia sekä havaittujen ominaisuuksien lähdettä. Työssä käsitellään tarkemmin biolasia (45S5), titaanidioksidia (TiO2) sekä zirkoniumdioksidia (ZrO2). Työstä käy ilmi materiaalien nykyisiä sovelluskohteita, niiden valmistusmenetelmiä sekä niiden mahdollinen potentiaali tulevaisuudessa. Nykyisin biokeraameja käytetään yleisimmin luukudoksen korjaamiseen sekä korvaamiseen, mutta useita sovelluksia on kehitetty myös muille kudostyypeille. Biokeraamit soveltuvat erityisen hyvin luukudossovelluksiin niiden luontaisen samankaltaisuuden vuoksi ja viimeaikaisen teknologisen kehityksen myötä materiaalien rakenteita pystytään muokkaamaan nanoluokassa pelkän mikroluokan sijaan. Tämä mahdollistaa uusien ja tuntemattomien ominaisuuksien ilmentymisen materiaaleissa sekä materiaalin käyttäytymisprofiilin paremman hallinnan sovelluksissa. Työssä käsiteltyjä kolmea materiaali on tutkittu runsaasti ja kaikkien niiden on todistettu omaavan antibakteerisia ominaisuuksia. Niille on lukuisia sovelluksia kaupallisessa käytössä, mutta ominaisuuksien alkuperää ei tunneta tarkasti. Lisäksi useissa tutkimuksissa ei ole kerrottu kaikkia käytettyjä menetelmiä eikä koejärjestelyjä yksityiskohtaisesti, joten tulokset eivät ole kovin usein vertailukelpoisia ja joissain tapauksissa ne ovat jopa ristiriitaisia keskenään.