Einführung und Präsentation von Biomaterialien: Bindungen und ihre Eigenschaften
Einführung und Präsentation von Biomaterialien:
Anleihen und ihre Eigenschaften
- Einführung in Biomaterialien :
Die Zahnmedizin stellt eine beispielhafte Disziplin im klinischen Einsatz von Biomaterialien dar. Der Behandler ist daher dazu angehalten, je nach durchzuführender Behandlung unterschiedliche Materialien zu verwenden. Daher ist es aus mehreren Gründen notwendig, die verwendeten Materialien zu kennen: Zunächst einmal, um das für die klinische Situation am besten geeignete Material auszuwählen; dann wissen Sie, wie Sie mögliche Sekundärreaktionen auf Zahnmaterialien erkennen und behandeln; Treffen Sie schließlich im Voraus die notwendigen Vorkehrungen, um derartige Unannehmlichkeiten zu vermeiden.
- Geschichte:
Zu einer ersten Generation von Biomaterialien zählten bis Mitte des 20. Jahrhunderts korrosionsbeständige Metalle und Legierungen, die in der Zahnchirurgie und später in der orthopädischen Chirurgie Verwendung fanden.
Polyestergewebe oder -gewirke wurden nach 1950 als Gefäßprothesenmaterial verwendet. Allen diesen Materialien ist gemeinsam, dass sie nicht speziell für biomedizinische Anwendungen hergestellt wurden.
Zweitrangig wurden die Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit, der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen und der Abnutzung sowie ihre relative Trägheit gegenüber lebendem Gewebe ausgenutzt.
- Die verschiedenen Materialien
Die meisten der heute verwendeten Materialien stammen aus der Arbeit biologischer Labore.
Es gibt fünf Hauptkategorien von Biomaterialien:
· Materialien natürlichen Ursprungs.
· Metallische Werkstoffe und Legierungen.
· Keramik.
· Synthetische Polymere.
In der Zahnmedizin werden zahlreiche Materialien verwendet, manche davon werden nur von Zahnärzten, andere nur von Zahnlaboranten verwendet.
- Definition eines Biomaterials :
Gemäß der Chester Consensus-Definition (1991) sind „Biomaterialien Materialien, die dazu bestimmt sind, mit lebendem Gewebe und/oder biologischen Flüssigkeiten in Kontakt zu kommen, um Gewebe, Organe oder Körperfunktionen zu untersuchen, zu behandeln, ihre Form zu verändern oder sie zu ersetzen.“
- Klassifizierung von Biomaterialien
Biomaterialien werden in die Klassen I, IIa, IIb und III eingeteilt, je nach Dauer und Art des Kontakts sowie der chemischen Herkunft des Biomaterials. Abhängig von dieser Einstufung müssen Biomaterialien nicht denselben Tests unterzogen werden: Dentale Biomaterialien werden der Klasse IIa zugeordnet. Dentale Biomaterialien müssen daher folgenden Tests unterzogen werden: Genotoxizität, Zytotoxizität, Sensibilisierung und Implantation.
- Materialkunde:
Die Biomaterialwissenschaft kann definiert werden als „das Studium und Verständnis von Materialien im Kontext ihrer Wechselwirkungen mit lebenden Systemen.“
6-1 Stoffzusammensetzung:
Die Natur bietet uns Tausende von Stoffen, und zu diesen natürlichen Stoffen kommen jedes Jahr Hunderte neuer, im Labor hergestellter Stoffe durch den Menschen hinzu.
- das Atom:
Ein Atom besteht aus einem Kern (Protonen + Neutronen), um den Elektronen (Elektronenwolke) kreisen. Aus dieser Elektronenwolke wird chemische oder physikalische Energie freigesetzt.
- Das Molekül:
Atome sind von Natur aus elektrisch neutral. Am Rand der Elektronenwolke der meisten Atome gibt es jedoch noch einige Kräfte, die dazu führen, dass Elektronen in den äußersten Schalen mit ihren Gegenstücken in anderen Atomen „zusammenleben“. Wenn zwei oder mehr Atome auf diese Weise zusammenkommen, bilden sie Moleküle , die in unendlich vielen Kombinationen alle Materiekörper bilden.
Beispiel: Zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom bilden ein Wassermolekül (H2O).
c- Das Objekt oder Material: Die miteinander verbundenen Moleküle bilden ein Objekt mit kristalliner oder amorpher Struktur.
6.2 Die verschiedenen Aggregatzustände:
Jeder Stoff kann in drei verschiedenen physikalischen Zuständen existieren: fest, flüssig, gasförmig. Vom ersten zum dritten Zustand nehmen der interatomare Abstand, die Beweglichkeit und die Bewegung der Atome zu.
Der Feststoff ist hart und verformt sich nicht. Im Gegensatz dazu verformen sich eine Flüssigkeit und ein Gas und nehmen die Form des Behälters an, in den sie gegeben werden. Der Feststoff bildet bei regelmäßiger Anordnung Kristalle. In einem Kristall herrscht also eine Ordnung.
6.3 Klassifizierung der Werkstoffe :
Die aktuelle Klassifizierung basiert auf der atomaren Struktur von Materialien und berücksichtigt nur zwei Hauptzustände:
1) Amorpher Zustand:
Im ungeordneten Zustand sind die Atome oder Moleküle, aus denen die Materie besteht, völlig zufällig angeordnet. Hierzu zählen Gase und Flüssigkeiten der alten Klassifikation, aber auch „amorphe“ Feststoffe wie Gläser oder bestimmte Polymere, die erst ab einer sehr hohen Viskosität als Flüssigkeiten gelten. Die Atome sind unregelmäßig angeordnet und es können keine Fernnetzwerke aufgebaut werden.
2) Kristalliner Zustand:
Im geordneten oder kristallinen Zustand hingegen sind die Bestandteile (Atome, Ionen, Moleküle) regelmäßig in den drei Raumrichtungen verteilt. Diese Materialien werden manchmal als „echte Feststoffe“ bezeichnet.
Die dreidimensionale Ordnung manifestiert sich dann in einer geometrischen Form, die in flache Flächen unterteilt ist, die sich an scharfen Kanten schneiden und zwischen denen sich klar definierte Winkel bilden.
An der Grenze zwischen ungeordneten und geordneten Zuständen gibt es eine Reihe teilweise geordneter Strukturen, in denen Ordnung nur entlang einer oder zweier Raumrichtungen herrscht. Sie erhielten den Namen Halbkristalle oder Flüssigkristalle. In diese besondere Kategorie fallen bestimmte Polymerlösungen und Seifen.
7. Verbindungen und ihre Eigenschaften:
Da Materie aus Atomen besteht, bedeutet dies, dass Atome eine Fähigkeit zur Verbindung besitzen. Diese Art der Verbindung bedingt die Eigenschaften der Materie. Sie müssen also die verschiedenen Verbindungsarten kennen:
7-1 Interatomare Bindungen:
- Ionische Bindung: Ihr Prinzip beruht auf der Anziehung unterschiedlich geladener Teilchen: Sie vereint Ionen entgegengesetzter elektrischer Ladung (1 Anion/1 Kation).
Diese Verbindung ist nicht räumlich gerichtet. Da außerdem die Valenzschalen der Ionen gesättigt sind, gibt es keine freien Elektronen. Ionische Materialien sind daher keine guten Wärme- oder Stromleiter.
2. kovalente Bindung: Bindung durch ein „Elektronenpaar“, d. h. die beiden Atome haben zwei gemeinsame Elektronen. Kovalente Materialien haben keine freien Elektronen und sind daher schlechte Strom- und Wärmeleiter. Diese Art räumlich gerichteter Bindung tritt zwischen Metallatomen auf. Erwartet. Cl2 .
Sind die Atome gleicher Natur, spricht man von einer homopolaren Bindung, sind sie unterschiedlicher Natur, spricht man von einer heteropolaren Bindung.
3. Metallische Bindung: Hierbei handelt es sich um Atome mit einer geringen Elektronenzahl in der Außenschale, wie sie bei Metallen vorkommt. Diese Elektronen sind schwach an den Kern gebunden und können leicht herausgerissen werden.
Die Elektronenwolken, die jeden Atomkern umgeben, durchdringen sich gegenseitig und die äußersten Elektronen werden von allen Atomen gemeinsam genutzt, so dass sie nicht mehr einem einzigen Atom zugeordnet werden können. Sie bilden ein Elektronengas um die Atome, die zu Metallionen werden.
Dieses kollektivistische System der gemeinsamen Nutzung von Elektronen erklärt die elektrischen und thermischen Leitfähigkeitseigenschaften von Metallen.
7-2 Intermolekulare Bindungen:
1. Wasserstoffbrücke: Das Wasserstoffatom hat nur ein Elektron, dieses Atom ist durch ein positives elektrisches Feld um den Kern herum und ein negatives auf der Ebene des Elektrons gekennzeichnet. Durch diese Anordnung kann das Atom gleichzeitig eine Bindung zu zwei Atomen eingehen und zwischen diesen eine Brücke bilden. Auf diese Weise entsteht eine sogenannte Wasserstoffbrücke. Diese Art der Bindung kommt in vielen organischen Molekülen (Holz und Polymere) vor.
2- Molekül- oder Van-der-Waals-Bindung:
Diese Bindung ist immer noch elektrostatischer Art, aber schwächer als die Wasserstoffbrücke. Es wird durch das Auftreten von Dipolmomenten verursacht und bildet sich zwischen elektrisch asymmetrischen Molekülen entweder dauerhaft oder zeitweise aus, abhängig von der Bewegung der Elektronen um ihren Kern.
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