Spray HA Coating

8/16/2019 Spray HA Coating

1/16

STUDI LITERATUR DAN JURNAL BIOMATERIAL

“PLASMA SPRAY HA COATING METHOD”

Oleh:

Dita Nurhalimah 1!"11#$%

&itria'i 1!"11!!$!Muhamma( Al)i' *hairullah 1!"11%$!

PROGRAM STUDI TE*NI* *IMIA S1

&A*ULTAS TE*NI*

UNI+ERSITAS RIAU

PE*ANBARU

,!1#


2/16

BAB 1

TINJAUAN PUSTA*A

1-1- Latar B.la/a'0 P.lai2a' Imla' (.'0a' HA

Untuk implan uncoated , tulang akan tumbuh secara sepihak dari tulang menuju implan.

Ketika tulang trabekula mencapai permukaan implan ini, mereka mulai menyebar sejajar

dengan permukaan yang menjembatani kesenjangan. Untuk implan dilapisi HA, dilaporkan

oleh berbagai peneliti bahwa tulang dapat tumbuh pada kedua permukaan sehingga menutup

celah lebih cepat. Pengisian celah bi-directional memungkinkan iksasi terjadi dua kali lebih

cepat dibanding batang yang tak terlapisi. !otomikrogra, diambil dari studi oleh "oballe et

al., Pertumbuhan sel#sel tulang pada kedua implan titanium uncoated dan implan titanium

dilapisi HA ditunjukkan pada $ambar %.%. &ereka menunjukkan terjadinya pengisian celah

bi-directional pada implan HA dilapisi.

Gam3ar 1-1 &ikrogra menunjukkan osseointegrasi ke dalam implan HA

Kualitas dari lapisan HA telah ditemukan untuk mempengaruhi aktor utama untuk

kedua iksasi implan dan stabilitas jangka panjang, seperti penyerapan pada coating ,

pertumbuhan ke dalam tulang, dan aktor iksasi mekanis. !aktor yang mempengaruhi kinerja

lapisan HA meliputi komposisi nya, isik, dan masalah mekanis. 'mplan dapat dikontrol

dengan memilih logam yang cocok dan tekstur permukaan, dan semua aktor lain dapat

secara optimal dikontrol dengan mem(ariasikan kondisi pengolahan.

)apisan HA dapat meningkatkan pertumbuhan tulang di celah antara tulang dan implan

dari % mm baik dalam kondisi mekanik yang stabil dan tidak stabil, dan mampu membatasi

pembentukan setiap membran ibrosa dan mengubah gerakan induksi membran ibrosa

menjadi anchorage. Coating HA juga menunjukkan eek penyegelan yang baik terhadap

perpindahan partikel polyethylene sepanjang antarmuka tulang#implan, yang dapat

mengurangi kejadian osteolisis dan kegagalan implan selanjutnya.

1-,- M.t4(. P.lai2a' Imla' 4l.h HA (.'0a' T./'i/ Pla2ma Sra5


3/16

*eknik penyemprotan plasma adalah metode yang paling umum digunakan untuk

aplikasi pelapis HA. 'ni adalah proses semprot termal di mana partikel bubuk meleleh di suhu

tinggi api plasma dan digerakkan ke arah bahan substrat untuk membentuk lapisan.

Keuntungan dari proses ini termasuk kekuatan adesi lapisan yang tinggi dan tingkat deposisi

juga tinggi, yang memungkinkan pelapis untuk cepat diproduksi.

Plasma-sprayed Hydroxyapatite coating telah digunakan sebagai pelapis permukaan

implan logam dalam kedokteran gigi dan ortopedi sejak pertengahan %+-#an. Plasma-

sprayed Hydroxyapatite coating mampu untuk mengikat langsung ke tulang, mendorong

lebih awal dan iksasi yang lebih besar, meningkatkan pertumbuhan tulang, dan melindungi

tulang di sekitarnya terhadap pembebasan logam#ion dari implan logam.

1-$- Ta'ta'0a' Pr42.2 Pla2ma Sra5 HA C4ati'0

*antangan dengan proses ini berhubungan dengan suhu tinggi yang HA partikel alami

selama penyemprotan. "uhu tinggi menyebabkan dekomposisi partikel bubuk HA dalam api

plasma. Hal ini menyebabkan dekomposisi HA ke ase baru, seperti #tri#kalsium osat /#

*0P1 dan 2#tri#kalsium osat /2#*0P1. Pendinginan yang cepat dari partikel hasil substrat

lapisan dengan kandungan tinggi ase amor kalsium osat /A0P1 yang tinggi. !ase ini

dikenal untuk larut lebih cepat dalam tubuh dari HA. 3isolusi in vivo tidak diinginkan karena

menghasilkan lapisan lemah yang dalam jangka panjang tidak dapat mengamankan implan,

sehingga menyebabkan kegagalan implan.


4/16

BAB II

TINJAUAN JURNAL

,-1- Ju(ul

4urnal yang penulis tinjau berjudul 5Hydro6yapatite 0oatings On 0p#*itanium $rade#7

"uraces Prepared 8ith Plasma "praying9 yang diterbitkan pada 4anuari 7-% dalam

&aterials and *echnology hal %#;.

,-,- P.'(ahulua'

*itanium /*i1 memiliki dua siat logam yang paling berguna: resistansi terhadap korosi

dan rasio kekuatan:berat yang tertinggi tertinggi dibandingkan dengan logam lain. Apalagi

bila dalam kondisi unalloyed , bahkan lebih kuat dari beberapa bahan lain yang serupa, seperti

baja kontemporer, , ?b,

@r1 yang dapat meningkatkan kekuatan, dengan tetap mempertahankan kinerja saat suhu

tinggi, ketahanan mulur, kemampuan di las, sebagai respon penuaan terhadap perlakuan

panas dan ormabilitas. *i dan alloy nya resisten terhadap korosi karena pembentukan lapisan

titanium oksida tidak larut dan terus menerus pada permukaan memiliki panas reaksi yang

tinggi H B C+%7 k4Dmol.

3i udara, oksida /biasanya *iO71 mulai terbentuk dalam kurun waktu nanodetik /%-#+ s1

dan mencapai ketebalan 7#%- nm dalam % s. Oksida ini sangat melekat terhadap induknya *i,

melindungi logam dari impurities lain dan bahkan tidak bisa ditembus untuk oksigen. "elain

itu, oksida ini pada permukaan *i memberikan *i biokompatibilitas yang sangat baik.

0ommercially pure /0p1 *i tersedia dalam empat kelas /%#


5/16

menyebabkan eek samping apapun dan ditoleransi dengan baik oleh jaringan manusia.

&eskipun siat bulk dari suatu biomaterial penting sehubungan dengan biointegration

mereka, respon biologis dari jaringan sekitarnya untuk implan gigi dikendalikan sebagian

besar dengan karakteristik permukaannya /kimia dan struktur1 karena biorecognition

berlangsung pada antarmuka implan dan jaringan host. 4aringan biologis sebagian besar

berinteraksi dengan lapisan atom terluar implan, yang ketebalannya sekitar -,%#% nm.

Peristiwa molekuler dan seluler pada antarmuka implan tulang dijelaskan dengan baik, tetapi

banyak aspek penting yang masih jauh dari yang dipahami. "ebuah pembenaran modiikasi

permukaan implan, oleh karena itu, jelas: untuk mempertahankan kunci dari siat isik

implan sementara itu memodiikasi hanya permukaan terluar untuk mengontrol bio#interaksi.

Akibatnya, banyak pekerjaan penelitian dikhususkan untuk menguraikan metode

memodiikasi permukaan implan yang ada /dari suatu biomaterial1 untuk mencapai respon

biologis yang diinginkan.

"ehubungan dengan masalah yang diajukan dari keadaan permukaan seni implan,

pertanyaan utama penelitian ini adalah bagaimana mempersiapkan mikro#topograi ideal dari

bahan 0p#*i7 yang dipilih. 3alam kerangka ini peneliti mempertimbangkan bahwa perlakuan

isikokimia yang paling umum adalah reaksi permukaan kimia /misalnya, oksidasi, asam#

etsa1, sand blasting , implantasi ion, ablasi laser, melapisi permukaan dengan hidroksiapatit

anorganik, dll. &etode ini mengubah energi, muatan dan komposisi permukaan yang ada,

tetapi mereka juga dapat memberikan permukaan dengan kekasaran dan morologi yang

dimodiikasi.

&eskipun pengetahuan yang lebih akurat diperlukan, permukaan 0p#*i7 khusus

diperlakukan dengan parameter proses plasma tegangan tinggi yang berbeda. 3engan cara ini

peneliti ingin menguji presentasi eksperimental dari hidroksiapatit tipis /HA1 yang melapisi

pada sampel 0p#*i7 menggunakan instalasi plasma tertentu. *ujuan dari penelitian ini adalah,

yaitu, untuk menghasilkan lapisan HA tipis dengan metode baru untuk mendapatkan struktur

permukaan yang lebih stabil dari 0p#*i7 yang dapat digunakan untuk aplikasi klinis lebih

lanjut. Akhirnya, analisis komparati dilakukan dengan menggunakan metode persiapan

klasik, etsa kimia, dalam rangka memperoleh inormasi tentang teknologi plasma baru.

,-$- Baha' Da' M.t4(.

"ampel untuk percobaan dibuat dari bahan 0p#*i7 /A"*& ! ;F#%--1 dengan

komposisi kimia dalam raksi massa sebagai berikut: w/01ma6 B -,-=, w/?1ma6 B -.-G-=,

w/O1ma6 B -,7=, w/!e1ma6 B -,G-=, w/H1 B -,-%=. "iat 0p#*i7 adalah: titik leleh %.;;


6/16

0, kekerasan >ickers %- H>, kekuatan -,7= dari 7F#


7/16

3ua bubuk HA komersil digunakan: bubuk HA P*#3#F-G /"uler &etco, U"A1 dan

bubuk HA 0aptal +- /Plasma Eiotal, UK1. $ranulasi dari bubuk diperoleh dari spesiikasi

produsen. Karakterisasi mikrostruktur sampel dilakukan dengan mikroskop elektron scanning

/semsirion


8/16

Gam3ar 1: mikrogra "& permukaan

0p#*i7: a1 !-, b1 !%, c1 !7, d1 !G dan e1 !<

,--,- P.'0amata' Mi/r42tru/tur .rmu/aa' HA7C6Ti,

&enggunakan spektroskopi !#A", ditemukan bahwa bagian persilangan dari lapisan

HA untuk sampel !-#!


9/16

keragaman kedalaman sepanjang seluruh bagian berada dalam kisaran M 7- nm. ?ilai#nilai ini

menunjukkan kedalaman yang sangat seragam dari lapisan untuk setiap sampel, dengan

de(iasi kedalaman maksimum /dari nilai rata#rata1 antara /+,F dan %+,1 nm.

Gam3ar ,: &ikrogra "&

lapisan HA pada substrat yang

berbeda: a1 !-, b1 !%, c1 !7, d1 !G

dan e1 !


10/16

lapisan HA pada sampel !- /$ambar 7a1 menunjukkan permukaan yang sangat kasar

dan khas dengan morologi yang sangat menarik. Ukuran terkecil dari rincian mosaik hanya

beberapa Qm, sementara bagian yang sangat besar dan saling berhubungan mendominasi.

Eentuk yang diperoleh adalah khas untuk sistem yang didinginkan dengan cepat dimana di

tepi berbagai partikel terekspor menjadi lelehan. Eentuk khusus dari topologi permukaan

tampaknya sangat menjanjikan untuk adhesi sel. "truktur berlapis#lapis menunjukkan bukit

dan lembah yang tajam. 3i beberapa tempat ruang kosong sangat dalam dapat diamati.

Lincian mosaik dengan bentuk tidak teratur dari aglomerat yang sangat besar menunjukkan

dimensi sekitar - Qm.

)apisan HA sampel !% /$ambar 7b1 menunjukkan permukaan cukup homogen dengan

pola hampir sejajar yang terlihat seperti serat tekstil. &oti yang lebih tertutup. Lincian saling

terkait sangat teratur, dengan bagian#bagian yang sedikit terangkat atau turun. Lincian

memiliki ukuran sekitar % Qm atau kurang.

)apisan HA sampel !7 /$ambar 7c1 memiliki permukaan yang sangat kasar dengan

pola hampir sejajar dan ditaburi dengan moti putih dan hitam yang menyerupai alur#alur,

dengan morologi khas bersesuaian. 3etail cahaya menunjukkan ukuran partikel indi(idual

antara /-,F dan 7,+1 Qm.

)apisan HA sampel !G $ambar 7d1 menunjukkan morologi permukaan spesiik

dengan struktur seperti cacing dan halus, lebih mengungkapkan butir dibanding dalam kasus#

kasus sebelumnya. Partikel indi(idu terlihat jelas. ?ilai#nilai mereka adalah antara -,G m dan

-,; m. &osaik sangat seragam. Eutir memanjang dan merupakan bentuk prismatik. *idak ada

kekosongan terlihat dan tampaknya bahwa lapisan HA diidentiikasi dengan benar, tanpa

membangun hingga menimbulkan pembentukan lembah dan bukit#bukit, seperti yang

ditunjukkan untuk sampel !-#!7.

)apisan HA sampel !


11/16

Gam3ar $: analisis 3" dari

area berbagai sampel lapisan

HA: a1 !-, b1 !%, c1 !7, d1 !G

dan e1 !< tergantung pada batas

jarak dari sisi kiri atau kanan

Analisis 3" dari HA coating /$ambar G1 menunjukkan semua elemen yang ada di

dalam lapisan dari substrat titanium ke atas lapisan. Eagian dari substrat berubah selama

deposisi plasma jet dapat juga terlihat pada gambar bersesuaian.


12/16

Konsentrasi dari berbagai unsur yang diberikan dalam diagram di atas menunjukkan

data yang sangat mirip: batasan antara substrat *i dan lapisan HA jelas terlihat. 3alam semua

kasus, oksigen dan aluminium dalam jumlah sedikit terlihat, sedangkan konsentrasi *i hampir

tidak terdeteksi sama sekali, mencapai nilai nol.

3i sisi kiri dari batas, sejumlah kecil dari kalsium dan osor tercatat. 4uga, di daerah

ini, pada jarak G,; Qm, tingkat tertinggi Al terlihat untuk sampel !- /w B G,+=1, sedangkan

untuk !%, !7, !G dan !


13/16

Gam3ar : a1 citra "& antar muka, line-scan dengan A", antara substrat

dan lapisan HA untuk sampel !%, b1 line-scan A" antarmuka antara HA dan

substrat menunjukkan konsentrasi 0a, O, *i dan P

"ebuah gambar elektron sekunder /"'1 dari antarmuka tipikal, line-scan dengan

spektroskopi elektron Auger /A"1, antara substrat dan lapisan HA untuk sampel !%, dan

spektogram dari distribusi 0a, O, *i dan P diberikan dalam $ambar


14/16

jumlahnya berkurang sedikit dari < nm dan %- nm /bagian di mana atom 0a disebarkan

karena kecepatan tinggi dari partikel kalsium hidroksida yang meleleh pada permukaan oleh

jet plasma1. "etelah itu, jumlah oksigen yang ber(ariasi secara statistik dalam batas#batas

tertentu.

Gam3ar 8: a1 gambar "& dengan tempat#tempat yang

ditandai A", b1 "pektrum A untuk tempat di a1

Hasil yang sama ditunjukkan pada $ambar , dimana konsentrasi dari berbagai unsur,

diukur dalam hitungan per detik /0P"1, dijelaskan sehubungan dengan energi kinetik dari

back-scattering electron. nilai#nilai tertentu dari energi ini membuktikan kehadiran 0a, *i dan

O, yang menunjukkan perubahan mereka antara situs P%#P< /situs pada berbagai jarak dari

batas dengan hidroksiapatit1. "elain itu, nilai#nilai ini diberikan dalam *abel 7 untuk masing#masing situs yang diamati.


15/16

Ta3.l ,: lemen yang terukur menggunakan A", jumlah at, 6 D=

*erakhir, seperti yang dilaporkan oleh Kokubo dan Kim, deposisi kalsium osat

mematuhi proses nukleasi. 'nteraksi muatan listrik juga sangat menguntungkan proses ini.

"ebuah energi permukaan yang lebih tinggi menguntungkan kalsium osat untuk memulai

nukleasi dan *iOH dasar dengan muatan negati dapat menyerap ion kalsium bermuatan

positi /0a7S1 yang pertama diadsorpsi untuk menetralkan muatan permukaan sampai muatan

terakumulasi memproduksi lapisan positi kalsium titanat yang banyak. Kemudian, lapisan

positi ini berinteraksi lebih lanjut dengan ion osat bermuatan negati /PO<G#1 untuk

membentuk kalsium osat amor, yang akan mengkristal lebih lanjut ke ase O0P terlepas

raksi dari residu kalsium osat amor.

,-8- *.2imula'

Proses plasma jet ino(ati dari deposisi hidroksiapatit dengan persiapan sebelumnyasubstrat titanium yaitu dengan penggoresan ?aOH dan perlakuan panas berikutnya

ditunjukkan dalam tulisan ini. "elain itu, lapisan deposisi terdiri utamanya dari ase HA

dengan ukuran kristal antara %, nm dan G% nm.

"elanjutnya, spektroskopi elektron Auger, melalui implantasi ion 0a di kedalaman

daerah oksida substrat, menunjukkan keuntungan perlakuan itu, akibatnya, menyebabkan

kekuatan adhesi meningkat. Oleh karena itu, meningkatkan metode plasma jet, dengan energi

kinetik yang sangat tinggi dari plasma, tampaknya menjanjikan untuk pembuatan pelapis

berstrukturnano HA dengan itur mikro yang unik, yang diinginkan untuk meningkatkan

siat#siat biologis pelapis HA.

Penelitian menegaskan potensi tinggi dari pengendapan HA pada substrat titanium

melalui instalasi plasma baru untuk berbagai tujuan medis.


16/16

BAB III

*ESIMPULAN

Documents

Spray HA Coating