Fogorvosi szemle, 2002 (95. évfolyam, 1-6. szám)

2002-10-01 / 5. szám

FOGORVOSI SZEMLE ■ 95. évf. 5. sz. 2002.

277

roszkópiát (SEM, Hitachi S-2400) és Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiát (FTIR, Bio-Rad Digilab Division FTS-65A/896) használtunk.

A második kísérletsorozatban üveglemezre párologtattunk titánréteget, majd a lemezeket szennyeződéstől védve levegőn tároltuk, szobahőmérsékleten. Az ezzel a módszerrel a mikroszkóp tárgylemezre felhordott tiszta titán felszínén csak az atmoszférikus viszonyok között kialakuló natív oxidréteg volt jelen.

A harmadik kísérletsorozathoz implantátum készítésre használt 99,99%-os tisztaságú titánból (CP-titanium) készítettünk 2 mm vastagságú és 8 mm átmérőjű korongokat. A korongok felületét az implantátumgyártásban szokásos módon alumínium-oxidos homokfúvással érdesítettük, majd a próbatesteken egy 1x2 mm nagyságú felületet ArF Excimer lézerrel (Ä. = 193 nm) sugároztunk be (1,6 mJ átlagenergia, 15 ns-os félértékszélességű impulzusok). Az így előkezelt próbatesteket azután az OCP kristályosítási folyamat előtt három napig 450 °C-on tartottuk, atmoszférikus miliőben.

Ezután a párologtatott titánhordozó lemezeket és a titánkorongokat alkoholos és desztillált vizes mosást követően metastabil CaCI2 / KH2P04 oldatba helyezve, ezek felületén is elvégeztük az apatit kristályosítást, a Bayer anatáz titánoxid granulátumra kidolgozott recept szerint. A szintézist követően pásztázó elektronmikroszkópiával és infravörös spektroszkópiával vizsgáltuk a próbatestek felületét.

Eredmények

1. Kristályosítás Ti02 anatáz részecskéken

Az 1. ábrán Ti02 anatáz felületen képződött oktakálciumfoszfát elektronmikroszkópos felvétele látható, amelyet W. Wu és G. H. Nancollas [12] kísérleteinek adaptációjával 0,0625 g/dm3 töménységű Ti02 anatáz szuszpenzióban szintetizáltunk. A kísérlet eredményeként jellegzetes, penge alakú OCP kristályok fejlődtek ki a hordozón [3]. Látható, hogy az OCP kristályok közvetlenül kapcsolódnak a titándioxid felületéhez. Combes, fíey és Fresche szerint [4] a felületi apatitképződés folyamatának első lépése a kálcium- illetve foszfát-ion adszorpció, ezt követi a felületi klaszterképződés az adszorbeált ionok felületi migrációja révén, majd az amorf klaszterek kristályosodása. A kristálynövekedési stádiumban ezeken a kristálygócokon folytatódik tovább az apatitkiválás. Ez a mechanizmus közvetlen kémiai kötés kialakulását jelenti a felület és a képződő OCP kristályok között, a két- és háromértékű (kálcium- illetve foszfát-) ionok specifikus adszorpcióján keresztül, ami felületi vegyületképződésnek tekinthető. Ezzel a módszerrel alakítható ki a legfolytonosabb átmenet a titándioxid és az apatit között, összehasonlítva más apatitfelhordási módszerekkel, többek között a bevezetőben említett plazmaráfúvásos technikával.

Következő lépésként nagyobb töménységű (0,25 g/dm3) Ti02 szuszpenzióban próbáltunk a részecskék felületére

1. ábra. OCP kristály elektronmikroszkópos felvétele Ti02 anatáz felületén. A Ti02 szuszpenzió koncentrációja 0,0625 g/dm3 volt.

kristályosítani oktakálcium-foszfátot, a gazdaságosabb előállíthatóság vizsgálata céljából. A kristályosítás folyamatában a Ti02 felület megnövelése az ionadszorpció (kálcium- és foszfát-adszorpció) mértékének növekedéséhez vezet. A megváltozott szükséges prekurzor-ion koncentrációt kísérleti úton határoztuk meg. A Ca-adszorpció kísérletileg meghatározott mértékét vettük alapul ahhoz, hogy kiszámítsuk, milyen mennyiségű CaCI2 szükséges ahhoz, hogy a Ca- és foszfát-ionok adszorpciója után az egyensúlyi oldat oktakálcium-foszfátra nézve metastabil legyen és hogy a kristályképződés megkezdődhessen. Kísérleti körülményeink között (pH = 6,8) a Ti02 felületi funkciós csoportjai (Ti-OH és Ti-OH2+) [6] a Ca-adszorpció következtében Ca2+ <-> H+ cserefolyamatban deprotonálódnak, ami a vizes közeg pH-jának csökkenéséhez vezet, tehát a pH-változás mérésével a Ca-adszorpció követhető. Feltételeztük, hogy amint befejeződik a Ca-ion adszorpció, megszűnik a pH csökkenése. A Ca-adszorpció telítési értékének megállapítása érdekében csak CaCI2 oldatot adagoltunk a Ti02 szuszpenzióhoz, közben detektálva a pH változását. Az adszorpciós telítettséget 0,71 mmol/dm3 CaCI2 koncentrációnál értük el, ami azt jelenti, hogy a szuszpenzióközeg relatív túltelítettségének megtartásához (o = 1,46, Ccaci2 = 1,9 mmol/dm3) 2,81 mmol/dm3 kezdeti CaCI2 koncentráció szükséges az OCP kristályosítási folyamatban.

A 2. ábrán mutatjuk be a nagyobb koncentrációjú Ti02 szuszpenzióban szintetizált apatit elektronmikroszkópos felvételét. Az ábra demonstrálja, hogy a nagyobb mennyiségű Ti02 felületen ugyanolyan szerkezetű OCP keletkezett, mint az irodalomban közölt módon, híg szuszpenzióban kristályosított kálciumfoszfát (1. ábra). A mennyiségek megváltoztatása nem befolyásolja a kristályosítási folyamatot, ha a megfelelő relatív túltelítettség értéket biztosítani tudjuk. Ez az eredmény azt mutatja, hogy az OCP heterogén nukleációs folyamatban reprodukálhatóan és megbízhatóan kristályosítható a Ti02 részecskék felületén.