Material implan ortopedi juga dapat memainkan peran penting dalam prosedur fiksasi. Pemilihan bahan implan melibatkan kekakuan, korosi, biokompatibilitas, dan penerimaan jaringan, sementara morfologi permukaannya memengaruhi keseimbangannya dengan kerangka atau lapisan semen yang berdekatan.
Bahan implan ortopedi terbaik
Material implan terbaik untuk ortopedi dapat didefinisikan sebagai yang memiliki karakteristik berikut ini:
Inert secara kimiawi;
biokompatibel;
Kekuatan yang luar biasa;
Ketahanan terhadap kelelahan yang berlebihan;
Modulus elastisitas yang rendah;
Sepenuhnya tahan korosi;
ketahanan aus yang baik;
Murah.
Produsen implan ortopedi secara teratur berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan untuk mengembangkan bahan yang ada dan menemukan bahan baru untuk memenuhi deskripsi ini.
Bahan Implan Ortopedi yang Diproduksi
Ada 3 jenis bahan yang saat ini digunakan dalam perangkat prostetik:
Logam;
Polimer;
Dan keramik.
Logam: Logam yang digunakan dalam implan ortopedi mengandung paduan baja tahan karat kelas bedah (umumnya 316L), kobalt-kromium (Co-Cr), dan titanium (Ti) industri alami atau paduan titanium.
Baja tahan karat digunakan untuk implan non-permanen, yang terdiri dari perangkat fiksasi internal, karena kekuatan fatiknya yang buruk dan rentan terhadap deformasi plastis.
Sebelum penggunaan titanium, paduan berbasis kobalt sebagian besar telah menggantikan baja tahan karat sebagai bahan untuk implan permanen. Paduan ini umumnya lebih tahan korosi, karena pembentukan lapisan permukaan kromium oksida yang tahan lama. Meskipun memiliki ketahanan korosi yang baik, pelepasan ion secara in vivo merupakan tantangan utama, karena kromium, nikel dan kobalt dikenal sebagai karsinogen.
Titanium yang digunakan dalam implan ortopedi termasuk titanium murni komersial dan paduan titanium, bersama dengan Ti-6Al-4V, sebagai contoh. Logam-logam ini telah disertifikasi sebagai logam yang sangat biokompatibel. Namun, beberapa tantangan tetap ada dalam pengaruh vanadium dan aluminium. Titanium dan paduannya lebih tahan korosi daripada paduan Co-Cr karena pembentukan titanium oksida di permukaan. Namun, lapisan ini bisa berpori dan agak rapuh. Pengikisan lapisan titanium oksida ini dapat menyebabkan aliran partikel ke dalam jaringan di sekitarnya. Meskipun implan titanium telah menjadi yang paling biokompatibel, partikel-partikel serpihan tersebut juga dapat menargetkan respons jaringan yang tidak diinginkan dengan pelonggaran aseptik jangka panjang pada implan.
Polimer: Polimer dibuat dengan menghubungkan monomer yang berbeda dalam reaksi kimia. Pada polimer organik, monomer adalah molekul yang terbentuk secara alami dengan atom karbon di tengahnya.
Polimer yang paling banyak digunakan, dalam ortopedi, adalah polietilena dengan berat molekul sangat tinggi (UHMWP) atau polietilena dengan densitas tinggi (HDP). Sampai saat ini, polietilena merupakan bahan yang baik untuk diartikulasikan dengan logam atau keramik.
Salah satu masalah utama dalam polimer adalah deformasi yang lambat, bergantung pada suhu, yang dialaminya di bawah beban, biasanya disebut “mulur”. Setiap masalah lain dengan polietilena adalah hal yang baru.
Serat karbon telah digunakan untuk memperkuat kekuatan mekanik polietilena. Meskipun intensitas mulur dan tarik akan meningkat, ketahanan terhadap keausan permukaan akan menurun.
Meskipun implantasi perangkat semen yang jauh lebih sedikit, penggunaan semen tulang yang dapat sembuh sendiri, yaitu polimer akrilik, terus berlanjut. Prosedur penyemenan yang canggih bertanggung jawab atas banyak hasil medis yang lebih baik dari implan prostetik yang disemen. Namun, perlu digarisbawahi bahwa semen tidak lagi berfungsi sebagai lem, tetapi hanya sebagai pengisi yang memungkinkan perlekatan implan secara mekanis dan pemindahan beban dari prostesis ke tulang. Dibandingkan dengan tulang kortikal, polimetilmetakrilat (PMMA) cenderung memiliki hampir semua sifat mekanik. Modulus elastisitasnya yang rendah tampaknya merupakan suatu peningkatan karena memungkinkan transfer ketegangan secara bertahap ke tulang.
Keramik: Keramik yang digunakan dalam implan ortopedi mengandung aluminium oksida dan kalsium fosfat. Bahan keramik ini sangat tahan terhadap kompresi, tetapi lemah di bawah tekanan dan geseran, dan rapuh.
Keramik aluminium oksida (Alumina) dibentuk melalui penerapan tekanan dan suhu secara simultan ke dalam bubuk. Sistem ini, yang disebut pengepresan hangat, menghasilkan produk akhir dengan kepadatan tinggi, ukuran butiran kecil, dan sifat mekanik yang presisi.
Keramik memiliki modulus yang tinggi dibandingkan dengan tulang (330.000 MPa). Hal ini akan mengakibatkan fraktur atau pelonggaran awal soket keramik asetabular karena modulus elastisitas yang tidak sesuai.
Meskipun uji in vitro menemukan hasil yang sangat baik pada tribologi dan keausan untuk kombinasi alumina-ke-alumina (kepala dan soket), keausan yang tidak dapat diterima setelah beberapa tahun penggunaan secara ilmiah telah ditentukan. Alasan lain untuk menghentikan penggunaannya adalah kekuatan keramik yang rendah. Sifat ini dapat mempengaruhi inisiasi dan perambatan retak secara negatif. Sebagai gantinya, keramik untuk permukaan artikulasi HDP digunakan.
Keramik kalsium fosfat sangat menarik sebagai pelapis implan karena biokompatibilitas dan reaktivitasnya yang tinggi. Paduan titanium dan titanium dilapisi dengan hidroksiapatit (HA) menggunakan berbagai teknik. Pelapisan implan kalsium fosfat menghasilkan fiksasi implan berpori awal yang kuat dan pertumbuhan tulang awal.
