Zirkoniumoksidin ominaisuudet ja käyttö hammasimplanttimateriaalina
Herrala, Eveliina (2020)
2020
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Degree Programme in Engineering Sciences, BSc (Tech)
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. Only for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-05-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202004273847
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202004273847
Tiivistelmä
Zirkoniumoksidi on mielenkiintoinen materiaali, jolla on erinomaisten mekaanisten ja kemiallisten ominaisuuksien lisäksi kyky faasimuutossitkistymiseen. Materiaalin heikkoutena ovat sen taipumus keraameille tavanomaiseen hauraaseen murtumiseen sekä heikkenemiseen vesipitoisessa ympäristössä. Kiinnostus zirkoniumoksidin käyttöön hammasimplanteissa kasvoi tarpeesta löytää esteettisempiä ja metallittomia materiaalivaihtoehtoja korvaamaan titaanin käyttöä. Zirkoniumoksidin pitkän ajan kestävyydestä ei vielä ole takeita, joten pitkän aikavälin tutkimuksia tarvitaan takaamaan sen käyttö kliinisissä sovelluksissa.
Työn tavoitteena on tutkia alan kirjallisuuden avulla zirkoniumoksidin ominaisuuksia ja käyttöä hammasimplanttimateriaalina sekä selvittää, mikä on zirkoniumoksidimateriaalien kehityksen nykysuuntaus hammaslääketieteessä. Työssä käydään läpi hammasproteesin rakenne ja toimintaympäristön haasteet. Tämän jälkeen vertaillaan eri materiaaliryhmistä peräisin olevia implantteja zirkoniumoksidista valmistettuihin implantteihin.
Zirkoniumoksidin käyttö on lisääntynyt materiaalia poistavien menetelmien kehityttyä. Keraamisten hammasimplanttien kysyntää nostavat yleisesti implanttimateriaalina käytetyn titaanin ongelmat esteettisyyden sekä herkistymisen osalta. Aluksi vaihtoehtona metallisille implanttimateriaaleille käytettiin alumiinioksidia, mutta sen huonon iskunkestävyyden ja murtumisherkkyyden vuoksi materiaaliksi valikoitui paremmin säröjä kestävä zirkoniumoksidi. Kyseisen oksidin käyttöä hammasimplanttimateriaalina puoltavat sen erinomaiset mekaaniset ja esteettiset ominaisuudet sekä hyvä bioyhteensopivuus.
Zirkoniumoksidin hyviä ominaisuuksia voidaan yhdistää haluttuihin materiaaleihin seostamalla niitä keskenään haluttu määrä tarvittavan sovelluskohteen mukaan. Ominaisuuksien on havaittu paranevan, kun raekokoa pienennetään nanokokoiseksi. Näiden lisäksi materiaalia lisäävien AM-menetelmien kehittyminen on tuonut uuden mahdollisen tavan valmistaa zirkoniumoksidikappaleita. Tulevaisuudessa AM-menetelmien käytön uskotaan tuovan säästöjä työkalu- ja materiaalikustannuksiin zirkoniumoksidin prosessoinnissa. Vielä toistaiseksi materiaalia lisäävät menetelmät ovat massatuotantoon liian hitaita tavallisesti implantin valmistamisessa käytettyyn ainetta poistavaan CAD/CAM-menetelmään verrattuna.
Työn tavoitteena on tutkia alan kirjallisuuden avulla zirkoniumoksidin ominaisuuksia ja käyttöä hammasimplanttimateriaalina sekä selvittää, mikä on zirkoniumoksidimateriaalien kehityksen nykysuuntaus hammaslääketieteessä. Työssä käydään läpi hammasproteesin rakenne ja toimintaympäristön haasteet. Tämän jälkeen vertaillaan eri materiaaliryhmistä peräisin olevia implantteja zirkoniumoksidista valmistettuihin implantteihin.
Zirkoniumoksidin käyttö on lisääntynyt materiaalia poistavien menetelmien kehityttyä. Keraamisten hammasimplanttien kysyntää nostavat yleisesti implanttimateriaalina käytetyn titaanin ongelmat esteettisyyden sekä herkistymisen osalta. Aluksi vaihtoehtona metallisille implanttimateriaaleille käytettiin alumiinioksidia, mutta sen huonon iskunkestävyyden ja murtumisherkkyyden vuoksi materiaaliksi valikoitui paremmin säröjä kestävä zirkoniumoksidi. Kyseisen oksidin käyttöä hammasimplanttimateriaalina puoltavat sen erinomaiset mekaaniset ja esteettiset ominaisuudet sekä hyvä bioyhteensopivuus.
Zirkoniumoksidin hyviä ominaisuuksia voidaan yhdistää haluttuihin materiaaleihin seostamalla niitä keskenään haluttu määrä tarvittavan sovelluskohteen mukaan. Ominaisuuksien on havaittu paranevan, kun raekokoa pienennetään nanokokoiseksi. Näiden lisäksi materiaalia lisäävien AM-menetelmien kehittyminen on tuonut uuden mahdollisen tavan valmistaa zirkoniumoksidikappaleita. Tulevaisuudessa AM-menetelmien käytön uskotaan tuovan säästöjä työkalu- ja materiaalikustannuksiin zirkoniumoksidin prosessoinnissa. Vielä toistaiseksi materiaalia lisäävät menetelmät ovat massatuotantoon liian hitaita tavallisesti implantin valmistamisessa käytettyyn ainetta poistavaan CAD/CAM-menetelmään verrattuna.