Le ceramiche in zirconia (ZrO₂) possiedono eccezionali proprietà fisiche, chimiche e biologiche, rendendole un materiale ideale per varie applicazioni mediche. Di seguito sono riassunte le loro proprietà principali e le applicazioni tipiche.
- Eccellente Biocompatibilità
- Non tossico e non allergenico: La zirconia non produce reazioni di rigetto con i tessuti umani e non rilascia ioni dannosi, a differenza di alcune leghe metalliche come il nichel-cromo.
- Chimicamente inerte e stabile: Non si corrode né si degrada nell'ambiente fisiologico (più affidabile dei materiali assorbibili), consentendo un impianto sicuro a lungo termine nel corpo umano.
- Caso di applicazione: L'incidenza di infiammazione dei tessuti intorno agli impianti in zirconia è inferiore del 60% rispetto a quella intorno agli impianti in lega di titanio nelle applicazioni dentali.
- Vantaggi delle Prestazioni Meccaniche
- Caratteristiche: Resistenza alla flessione 900–1200 MPa, Durezza (Vickers) 1200–1400 HV, Modulo elastico 200–210 GPa
- Significato Medico: Resiste all'operazione ad alta frequenza degli strumenti chirurgici, mantiene l'affilatura degli strumenti chirurgici (ad esempio, lame chirurgiche), simile all'osso, riduce lo stress shielding negli impianti ortopedici
- Casi di applicazione: Testa femorale di protesi d'anca artificiale (tasso di usura < 0,1 mm/anno), Pinze chirurgiche minimamente invasive (vita utile tre volte più lunga dell'acciaio inossidabile)
- Stabilità Chimica
- Resistenza alla corrosione: Eccellente resistenza ai fluidi corporei e ai disinfettanti come il perossido di idrogeno e l'ossido di etilene.
- Stabilità ad alta temperatura: Può essere utilizzata in sicurezza nella sterilizzazione a 134°C, performa meglio degli strumenti a base di polimeri.
- Caso di applicazione: Utilizzata in strumenti chirurgici laparoscopici e robotici, come elettrodi e pinze chirurgiche, dove la resistenza alla corrosione e l'isolamento minimizzano l'adesione dei tessuti e migliorano la precisione chirurgica.
- Gli strumenti laparoscopici non mostrano degrado delle prestazioni dopo 500 cicli di sterilizzazione.
- Proprietà Funzionali
- Isolamento elettrico: Adatto per bisturi elettrochirurgici ad alta frequenza e teste di coltelli ultrasonici per prevenire perdite di corrente.
- Bassa conducibilità termica: Riduce i danni termici ai tessuti circostanti durante le procedure chirurgiche basate sull'energia.
- Modifica della superficie: La lucidatura (Ra < 0,05 μm) o il rivestimento può ridurre l'adesione batterica fino al 70%.
- Caso di applicazione: Nei bisturi elettrochirurgici ad alta frequenza e nelle teste di coltelli ultrasonici, l'isolamento e la resistenza ad alta temperatura della zirconia ottimizzano le prestazioni del dispositivo e minimizzano i danni termici ai tessuti.
Specifiche Tecniche Chiave:
- Materiale: Ceramiche in zirconia (ZrO₂)
- Resistenza alla flessione: 900–1200 MPa
- Durezza Vickers: 1200–1400 HV
- Modulo elastico: 200–210 GPa
- Resistenza alla corrosione: Eccellente contro fluidi corporei e disinfettanti
- Sterilizzazione ad alta temperatura: Fino a 134°C
- Rugosità superficiale (lucidata): Ra < 0,05 μm
- Biocompatibilità: Non tossico, non allergenico, chimicamente inerte
- Applicazioni: Impianti dentali, impianti ortopedici, strumenti chirurgici (pinze, bisturi, elettrodi), strumenti per chirurgia minimamente invasiva e robotica