Termisesti hydrokarbidoidun huokoisen piin pintakäsittelyn ja huokosrakenteen vaikutus tämän bioaktiivisiin ja biohajoaviin ominaisuuksiin

Abstract

Suukudossairaudet ovat yksi yleisimmistä sairauksista maailmassa. Esimerkiksi parodontiitista eli hampaan kiinnityskudossairaudesta kärsii jopa 19% maailman aikuisväestöstä. Pitkälle edennyt parodontiitti taas voi johtaa hampaiden irtoamiseen ja lisää riskiä muihin yleissairauksiin. Suukudossairaudet ja hampaiden kiinnityskudoksen vauriot luovat tarpeen lääkinnällisille laitteille, jotka eivät vain korvaisi vaurioitunutta kudosta, vaan edistäisivät sen uusiutumista. Viime vuosina bioaktiivisten materiaalien hyödyntäminen hammaslääketieteellisissä 3D-tulostettavissa suuproteeseissa onkin herättänyt kasvavaa kiinnostusta. Huokoinen pii on lupaava biomateriaali tälläisiin sovelluksiin sen bioaktiivisuuden, biohajoavuuden ja huokosrakenteen muokattavuuden ansiosta.

Tämän työn tavoitteena oli tutkia huokoisen piin mikropartikkeleiden soveltuvuutta bioaktiivisena täyteaineena hammaslääketieteellisiin 3D-tulostettaviin suuhygienialaitteisiin sekä selvittää huokosrakenteen ja pintakäsittelyn vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin. Työssä valmistettiin tavallisia huokoisen piin mikropartikkeleita, sekä hierarkisen huokosrakenteen uudelleensyövytettyjä mikropartikkeleita. Piipartikkeleita käsiteltiin työtä varten kehitellyllä muokatulla termisellä hydrokarbidointimenetelmällä eri huippulämpötiloissa niiden biohajoavien ominaisuuksien optimoimiseksi. Näytteitä karakterisoitiin FTIR-, DSC-, SEM-EDS-, ja typpiadsorptiomittauksillla, sekä liuotus- ja bioaktiivisuuskokeilla.

Tulokset osoittivat piin huokoisuuden vaikuttavan pintakäsittelyn tuloksiin ja huokosrakenteen kestävyyteen käsittelyssä. Pintakäsittelyn vaikutukset olivat voimakkaampia korkeamman huokoisuuden partikkeleille. Termisen hydrokarbidointikäsittelyn lämpögradientilla havaittiin suurempi merkitys lopputuotteen ominaisuuksiin, kuin käsittelyn huippulämpötilalla. Huippulämpötilan kasvattaminen vähensi pinnalle jääviä Si–Hx-sidoksia tasaisesti lämpötilan kasvaessa, mutta ristisilloittuneen Si–C-kerroksen muodostumista havaittiin vasta korkeammissa lämpötiloissa. Huippulämpötilan kasvattamisella havaittiin vain marginaalinen vaikutus liukoisuuteen. Käytetyllä koeasetelmalla ei havaittu kasvanutta bioaktiivisuutta THCPSi-kyllästettyillä muovikiekoilla. Huokosrakenteen ominaisuudet ja pintakäsittelyn voimakkuus vaikuttavat yhdessä merkittävästi huokoisen piin ominaisuuksiin ja sen vuorovaikutukseen ympäristönsä kanssa.