TESİSAT SEMBOLLERİ

AUTOCAD 3 BOYUT EV ÇİZİMİ

AUTOCAD 3 BOYUTLU TANK ÇİZİMİ

AUTOCAD 3 BOYUTLU TÜRKİYE HARİTASI ÇİZİMİ

CİVATALAR İÇİN TORK DEĞERLERİ

RADYANT ISITMA VE SİSTEMLERİ

Radyant Isıtma Nedir?

Radyant ısıtma sistemleri konusunda insanlar için esin kaynağı yine doğadır. Kış aylarında bulutlu bir havada dolaştığınızı ve bir anda güneşin bulutların arasından çıktığını düşünün, nasıl tatlı bir sıcaklık hissedersiniz. Hissedilen bu ısınmanın nedeni bir anda 5-10 °C hava sıcaklığı artışı değil, size ulaşmaya başlayan Kızılötesi ışınlardır. Güneş tekrar buluta girdiğinde bu ısınma ortadan kalkacaktır. İşte aynı düşünceden yola çıkarak “Radyant Isıtma Sistemleri” tasarlanmıştır. Bu sistem aynen doğada olduğu gibi ortam havasının ısıtılması yerine kişilerin doğrudan konfor sıcaklığını hissetmelerini sağlamaktadır. Radyant ısıtma sistemi uygulamalarında ısıtıcıların uygun yerleşimi işe mekan içindeki tüm bölgelerin yada sadece istenen bölgelerin ısıtılabilmesi mümkündür.
%25-60 Yakıt Tasarrufu!
Havayı ısıtarak yüksek mekanlar ısıtıldığında, ısınan hava yükseldiğinden ısıtılması gerekmeyen üst kısımlarda sıcaklık 40°C ye ulaşırken döşeme seviyesinde hava sıcaklığı 12 – 13 °C civarındadır. Böylece tavandan ve hava değişiminden büyük enerji kayıpları olmaktadır.
Radyant ısıtıcılarla ısıtılan yerlerde hava ısıtılmadığından hava değişim oranları ve yükseklik arttıkça enerji tasarrufu da artarak göreceli olarak %60’lara ulaşmaktadır.

Isıtıcı teknik detayları




1)BRÜLÖR YANMA HAZNESİ VE ANA AKSAMLARI

BRÜLÖR,Yanma Haznesi ve Ana Aksamları içeren iki ayrı bölümden oluşur.

Bu tür ısıtıcıların çok sessiz çalışma üstünlüğü, türbülanssız ve gürültüsüz alev/yanma sağlayan özel dizayn konstrüksiyonlu yanma haznesinden kaynaklanır. Döküm yanma kafasının dizaynı ve sahip olduğu perfore difüzör plakası ile alev boyu en uzun tutularak radyant borunun tamamı boyunca en homojen ışınım sağlanmaktadır.

Çift emniyet selenoid vanalı ve basınç reglajlı kompozit gaz vana grubu, vakum altında çalışan sistemin vakum emniyetini kontrol eden vakum switch, ateşleme ve alev tespit elektrodları ile tüm sistemin otomatik çalışmasını sağlayan elektronik beyin ünitesi brülörün ana aksamlarını oluşturur. Bu bölümün sahip olduğu tam sızdırmazlığa sahip menteşeli kapak ile aksamlara kolay ulaşım ve en zor koşulda dahi pratik servis sağlanabilmektedir.

2)RADYANT BORU

Brülör sonrası alevi taşıyan ilk RADYANT BORU yüksek krom içerikli paslanmaz çelik, diğer borular ise yüksek sıcaklığa dayanımlı çelik olup et kalınlığı 2.1 mm’dir. Boru çapı ise 101.6 mm’dir.

Herhangi bir fiyat farkı olmaksızın, isteğe bağlı olarak içi dışı alüminize edilmiş gri renkli çelik borudan müteşekkil radyant boru da sağlanabilmektedir.Borular birbirine, özel vida gerdirmeli, tam sızdırmaz ve paslanmaz çelikten imal kaplinlerle bağlanır.

3) REFLEKTÖR

Radyant boru ile yayılan ışınımı, yansıtma ve ihtiyaç noktasına yönlendirme işlevine sahip REFLEKTÖRLERde, maksimum refleksiyon sağlayan tek malzeme olan saf alüminyum malzeme ve ışınım kaybını sıfır kılıp, en yüksek yansımayı sağlayan, çok bükümlü ve 110° geniş açılı tercih edilmiştir.

4) ASKI ELEMANLARI

ASKI ELEMANLARInda da hafif yapı, rigid konstrüksiyon, kolay montaj ve estetik görünüm gibi tüm önemli kriterleri bünyesinde taşıyan gelişmiş ürünler kullanılmaktadır.


5) VAKUM FAN

Sistemin en önemli aksamlarından birini oluşturan VAKUM FAN ında tüm aksam ve elemanlar, sıcak yanma sonrası atık gaza uygun, uzun yıllar sorunsuz kullanım imkanı sunan özel dizayna sahiptirler. Fan motoru, gövdeye monte motor soğutucu fan, galvaniz kaplı sıkı geçmeli fan kanatçıkları ve hafif yapıda kenetli geçmeli saç salyangoz gövdenin tamamında, bu dayanım ve üst performans esastır.

Sistemin Üstünlükleri

Radyant Isıtma Sistemleri ile elde edilebilecek enerji tasarrufu dışında sağlanan diğer önemli avantajlar ise;

• İdeal ısıtma
• Havayı ısıtmadığı için Minimum infiltrasyon kayıpları (kaçan ve sızan havalar)
• Ortamda hava hareketi olmadığından dolayı toz probleminin olmaması
• Isı katmanlaşması olmadığı için minimum çatı kayıpları
• Homojen ısı dağılımı
• Spot ısıtma
• Çalışma sıcaklığına erişmek için beklemeye gerek olmaması, birkaç dakika içinde ısınabilmesi
• İş gücü gereksinimi olmaması ve bakım maliyetlerinin çok düşük olması
• Vardiya çalışmalarında bölgesel ısıtma olanağı
• Çok kısa sürede ısıtabilme özelliği nedeniyle mükemmel otomatik kontrol yeteneği olarak özetlenebilir
• Kazan dairesi de gerektirmemesi ve dolayısıyla buna bağlı Enerji Kayıpları ile yer ve insan gücü kayıplarının olmaması da diğer önemli üstünlüğüdür.
Aşağıda sıralanan alanlar, bilinen konvansiyonel hava ısıtmalı sistemlerle ısıtılması çok zor, çok pahalı ya da mümkün olmayan alanlardır.
• Isının yükselerek kullanılmayan tavan boşluğuna hapsolduğu tüm yüksek tavanlı mekanlar.
• Aşırı hava akımlı,kapıların genelde açık kaldığı giriş ve çıkış alanları.
• Isıtmanın kısa süreli ihtiyaç duyulduğu alanlar.
• Geniş Alan içerisinde ısıtılması istenen nokta ya da bölgesel alanlar.
• Kenarları açık üstü kapalı alanlar

Bu alanlar için en iyi çözüm RADYANT ISITMA 'dır.

En genel anlamda yukarıda sınıflandırdığımız radyant ısıtma uygulamalarını ticari örnekler halinde şöyle sıralayabiliriz.

• Fabrikalar
• Atölyeler
• Oto Servis ve Showroomlar
• Spor Salonları
• Cami/Kiliseler
• Depo
• Uçak Hangarları
• Sera
• Hayvan Çiftlikleri
• Kafe/Restoran
• Bahçe/Teras/Açık Alan

Pratikte üç tip radyant ısıtma sistemi mevcuttur. Bunlar,

1) Açık Alevli Radyant Plaka Sistemi,
2) U Tipi Radyant Tüp Sistemi,
3) Vakum Fanlı Entegre Radyant Tüp Sistemi,

olarak gruplandırılır. Tüm sistemler birlikte, verim ve maliyet yönünden değerlendirildiğinde, vakum fanlı entegre radyant tüp ile U tipi radyant tüp sistemlerinin, daha ekonomik olduğu anlaşılmıştır.
Isıtma sistemi ile ilgili değerlendirmeler sonucunda, radyant ısıtma istemine karar verilmiş ise, çalışma sıcaklığına göre aşağıda sıralanmış değişik radyant ısıtıcılar arasından seçim yapmak gerekir. Bunlar,
- Yüksek Sıcaklıktı Elektriksel Quarz Isıtıcılar (2000 C)
- Yüksek Sıcaklıklı Açık Alevli Seramik Plaka Isıtıcılar (l 000 C)
- Orta Sıcaklıklı Bacasız Radyant Tüp Isıtıcılar (500 - 650 C)
- Orta Sıcaklıklı Bacalı Radyant Tüp Isıtıcılar (500 - 650 C)
- Düşük Sıcaklıklı Sulu ya da Buharlı Radyant Isıtıcılar (l 10 C)
şeklinde sıralanabilir.
Açık alevli seramik plaka ve Quarz radyant ısıtıcılar, ülkemizde yaygın olarak kullanılmakla birlikte, özellikle SPOT ısıtmalar için uygun olabilir. Bunlardan, Quarz ısıtıcıların işletme maliyetleri, elektrik enerjisi tükettikleri için çok yüksektir. Bu sebeple, bu tür radyant ısıtıcılar, büyük mağazaların giriş kapılarında veya benzeri yerlerde kullanılırlar.
Ayrıca bir kazan dairesi gerektirdiklerinden, düşük sıcaklıklı sulu veya buharlı ısıtıcıların, ilk yatırım maliyetleri oldukça yüksektir. Eğer işletmede, başka amaçlar için de kullanılan, atık buhar veya sıcak su varsa önerilebilir. Ülkemiz için en fazla ilgi çeken, bacalı veya bacasız radyant tüp ısıtıcılardır. Bacasız tipine karar verirken, hava değişim sayısının 2 değerinden büyük olması ve egzos gazları içindeki karbondioksit oranının, 5000 ppm' den düşük değerde kalması sağlanmalıdır.




u tipi borulu tip radyant ısıtıcı


Açık Alevli Radyant Isıtıcı



Radyant ısıtmada yakıt seçimi

Radyant ısıtma sistemlerinde yakıt olarak LPG yada Doğalgaz kullanılmaktadır. Doğalgaz bulunmayan bölgelerde Dökme LPG yakıtı tercih edilmekte olup, Türkiye’de genelde tüm yakıt firmaları tarafından servis verilmektedir. Tesisin sınırları içine konulacak bir LPG tankı sistemi beslemek için pratik bir çözümdür. Bu LPG tankı yakıt firmaları tarafından ücretsiz temin edilmektedir.



RADYANT ISITMADA BORULU RADYANT ISITICI MI YOKSA AÇIK ALEVLİ RADYANT ISITICI MI

Öncelikle her iki sistemin doğru uygulama şeklini belirtelim.

Açık alevli radyant ısıtıcılar komple mekan ısıtması için değil nokta/tezgah ısıtması için daha uygun olan ve bu kapsamda genelde tercih gören ısıtıcılardır. Borulu radyant ısıtıcılar ise; gerek komple, gerekse de bölgesel ısıtmada homojen ve konforlu ısıtma tesisi için daha uygun olan ancak nokta / tezgah ısıtmasına çok uygun olmayan sistemlerdir.
Aşağıda çok genel başlıklar halinde verilen açıklamaların tamamı yukarıda verilen ana temayı destekleyici ve tamamlayıcı unsurlardır.

AÇIK ALEVLİ RADYANT ISITICININ YANGIN RİSKİ DAHA YÜKSEKTİR.

Açık Alevli radyant ısıtıcının yangın riski Borulu Radyant Isıtıcıya göre daha yüksektir. Burada Açık alevli radyant ısıtıcının yangına neden olacağını değil ama yangın oluşturma riski açısından Borulu Radyant Isıcıya kıyasla daha yüksek bir risk taşıdığını ifade ediyoruz.

YANMA SONRASI ATIK GAZIN ORTAMA BIRAKILMASI ZORUNLUDUR.

Açık alevli radyant ısıtıcıda yanma sonrası atık gazlar içeri bırakılmak zorundadır. Borulu radyant ısıtıcıda ise bu gazlar istenildiğinde içeri, istenildiğinde ise basit bir baca borusu ilavesi ile dışarı atılabilmektedir.
Gazların içeri bırakılması halinde; TSE ve iş güvenliği yönetmeliklerine göre iş ortamında teneffüs edilen havadaki gaz oranları aşağıda verilmiştir.

CO 2 : 2800 ppm
CO: 50 ppm
NO 2 : 5 ppm
NO: 25 ppm
Aldehidler: 2 ppm

Yukarıdaki belirtilen gaz limitlerine uyulması ve bunların sürekli sağlanması bir zorunluluk halindedir. Bu ileride Çalışma Bakanlığı İş Güvenliği Kontrollerinde sorun oluşturabilecek bir unsur olarak karşınıza çıkabilecektir.
Ayrıca, Doğalgaz kullanımı halinde TSE'nin bir zorunluluğu gereği, BOTAŞ mekan içinde kullanılan ve atık gazı ortama bırakılan radyant ısıtıcının her bir kw değeri başına 37.5 m 3 /saat yer seviyesinde mekanik havalandırmayı zorunlu kılar.
Bu, örneğin 1000 m 2 alan ve 6 metre yükseklikteki bir binada ortalama kullanılacak 200 kw'lık bir radyant ısıtma sistemi için 7500 m 3 /saat lik bir zorunlu havalandırma anlamına gelir. Bu ise yaklaşık 50 kw'lık ek bir enerji gereksinimi yada kurulu kapasite de %25 lik bir artış anlamındadır.
Atık gazın içeri bırakılması halinde göz önünde bulundurulması gerekli bir diğer unsurda atık gaz içerisindeki su buharıdır. Ortama bırakılan toplam atık gazın %15'i su buharı olup çalışma ortamındaki rutubet oranını ciddi oranda artırır. Bu ise binada gerek terleme ile yapı elemanlarında bozunma gerekse de makine ve ekipmanda korozyona yol açabilecektir.

Çünkü RADYANT VERİMİ DÜŞÜKTÜR.

Açık alevli radyant ısıtıcıların 900 0 C'lik yüzey sıcaklığına karşı Borulu Radyant ısıtıcıların ortalama yüzey sıcaklığı 350 0 C civarındadır. Bu değer başlangıçta 550 0 C sonlarda ise 140 0 C civarında olan sıcaklığın yaklaşık bir ortalamasıdır.
Bu nedenle açık alevli ısıtıcıların ışıma şiddeti noktasal olarak daha şiddetli olmasına karşın radyant verimde bu geçerli değildir.
Şöyle ki ;

Radyant ışınım/enerji formülü Q=5.67 x 10 -8 e A T 4 dür.
Bu formülde
Q= radyant enerji miktarı (watt cinsinden)
A= radyant yüzey alanı (m² cinsinden),
-örnek 6.5 kw lık ısıtıcı 435cm2 (0.0435 m²)
T 4 =yüzey sıcaklığı-oda sıcaklığı (Kelvin cinsinden, )
-standart yüzey sıcaklığı 900 °C dir. [(900-20)+273]4
e= Alev emissivite değeri LPG için 0.5 (doğalgaz için bu değer 0.3 dür) aldığınızda ısıtıcının radyant oranı ile ilgili ulaşabilecek en iyi değer %35-40 civarındadır. Bu bize seramik ısıtıcılarda enerjinin büyük bir çoğunluğunun radyant değil konvektif olarak ortama bırakıldığını ifade etmektedir.
Aynı hesap borulu radyant için yapıldığında - örneğin 15 m boyunda (ortalama 5 m² yüzey alanı anlamındadır) 0.97 emissivite değerine ve ortalama 325 °C boru sıcaklığına sahip 50 kw'lık borulu Ambirad radyant ısıtıcı için radyant oran %60 civarında bulunmaktadır.
Burada, ısıtıcının ışınım şiddetinden ziyade, yaydığı radyant enerji oranının verimi belirlediğini ve yüksek tavanlı binalarda bu oranın önemli olduğunu, çünkü tavan seviyesinde asılan radyant ısıtıcıların içerdiği ve yaydığı konvektif enerjinin tavanda asılı kalıp hatta daha üst noktalara doğru çıkma eğiliminde olacağını ve insanların çalıştığı yer seviyesine katkısının çok iyi izolasyonlu binada dahi ihmal edilecek düzeyde kaldığını vurgulamak isteriz.

Çünkü VERİMİ ZAMANLA AZALIR.

Özellikle seramik tipi açık alevli radyant ısıtıcılar, işletmeye ilk alındıklarında seramik yüzeyde binlerce minik delikler üzerinde akkor halinde tam yanma ile en üst verimde issiz ve kokusuz çalışırlar. Ancak, zamanla sürekli olarak ısıtıcıların ısınıp genleşmesi ve soğuyup büzülmesi sonucu yüzeyde çatlakların oluşması kaçınılmazdır. Bu termik sürecin yanı sıra endüstriyel ortamda her zaman söz konusu olan yağ, toz, rutubet ve diğer kirliliklerin de tıkanmaya yol açıp, tıkanan yerler ile tıkanmayan yerler arasında dengesiz yüzey sıcaklık farklılıkları oluşturması da yine kaçınılmazdır .
Bunun doğal bir sonucu olarak, ilk çalışma anında akkor halinde oluşan yanma, zamanla alevli, isli, kokulu ve hem verimsiz hem de sağlık koşullarını tehdit edici zehirleyici gaz yayan bir yanma haline dönüşür. Bu süreç birçoğumuzun, endüstriyel ortam ile kıyas edilemeyecek düzeyde çok temiz olan evlerde kullanılan katalitik sobadan bildiğimiz ve aşina olduğumuz sorunlardır. Döner ocakları ise konuyu çok abartılı olarak da olsa vurgulayan bir başka örnek olarak kabul edilebilir.
Borulu radyant ısıtma sisteminde ise tıkanma, çatlama gibi problemler asla söz konusu olmayıp bu tür nedenlerle yanma verimi, ısıtıcıların tüm ömrü boyunca-ki bunu 30 yıl kabul edebilirsiniz - değişmez.

Çünkü MEKANDA SICAK-SOĞUK BÖLGELERİN OLUŞMASINA YOL AÇAR.

Seramik tip açık alevli radyant ısıtıcıların küçük yüzey alanları nedeniyle mekanın tamamını, radyant ışınım ile homojen olarak tarayabilmeleri oldukça zordur yada çok fazla sayıda ısıtıcı kullanılması halinde bu mümkün olabilmektedir. Bu ise doğrudan ilk yatırımı artıran bir unsur olması nedeniyle genelde uygulanamayan bir çözümdür. Bunun yerine, çoğunlukla borulu radyant ısıtıcının kapasitesine kıyasla daha küçük kapasitede ve sayıda seramik ısıtıcı seçilir ve mekanın homojen olarak taranması hususundan feragat edilir. Bu ise çalışma mekanında ciddi konfor bozukluğu ve işçilerin hastalanması neticesinde iş gücü kaybına yol açan sıcak-soğuk bölgelerin oluşmasına yol açar.

BORULU RADYANT ISITICI TÜRKİYE DE 18 METRE YÜKSEKLİKTE

900 0 C lik yüzey sıcaklığı ile daha şiddetli bir ışınım gücüne sahip seramik tipi açık alevli radyant ısıtıcıların, yaydığı yüksek sıcaklık nedeniyle, yüksek binalarda aşağıdan daha kolay algılanabilmesi bakımından daha avantajlı olacağı bir gerçektir. Ancak bu borulu radyant ısıtıcının yüksek binalarda sıcaklığının hissedilemeyeceği anlamında değildir. Bunun en çarpıcı örneği İstanbul-Gebze Taysad organize sanayi bölgesinde Enersistem tarafından yapılan TOYOTETSU fabrikası örneğidir. Burada 18 metre tavan yüksekliğine sahip Pres bölümünde Radyant ısıtıcıların asılma yüksekliği 15 metrenin üzerindedir ve mükemmel bir homojen ışınım ile ısıtma üç sezondur başarı ile çalışmaktadır.

YEDEK PARÇA VE BAKIM ONARIM GİDERLERİ YÜKSEKTİR.

Seramik tipi açık alevli radyant ısıtma sistemlerinde yukarıda belirtilen doğal süreç, sadece zamanla bozulan verimsiz yanma ve çalışmaya değil aynı zamanda sık seramik brülör değişimi gibi çok ciddi mali portreler oluşturacak bakım onarım giderlerine yol açacaktır.
Seramik ısıtıcıların, küçük yüzey alanları ve düşük birim ünite kapasiteleri nedeniyle borulu radyant ısıtma sistemi ile kıyas edildiğinde aynı alanda aynı kapasite için borulu radyant ısıtıcının minimum 2 katı sayıda ısıtıcı kullanılmak zorunluluğu vardır. Bu durumda çalışma şartlarının ve ısıtıcının oluşturacağı bakım onarım gider ve problemlerinin hangi ölçülerde yüksek olacağı kolayca öngörülecektir.
Borulu radyant ısıtıcılarda ise çok uzun yıllar boyunca hiçbir aksam değiştirmeksizin sıfır bakım onarım maliyeti ile çalışabilirsiniz.

BİYOSERAMİKLER

Milyonlarca yıl öncesinde ateşin keşfiyle, kilin seramik çanak çömleğe dönüştürülmesi, insan topluluklarının göçebe avcılıktan yerleşik tarımsal yaşama geçişinde en büyük faktör olmuştur. Seramiklerin insan yaşamında yarattığı bir diğer büyük devrimse, geçtiğimiz 40 yılda vücudun zarar gören veya işlevini yitiren parçalarının tamiri, yeniden yapılandırılması ya da yerini alması için özel tasarımlı seramiklerin geliştirilmesi ve kullanımıyla gerçekleşmiştir. Bu amaçla kullanılan seramikler, “biyoseramikler” olarak adlandırılır. Biyoseramikler, polikristalin yapılı seramik (alümina ve hidroksiapatit), biyoaktif cam, biyoaktif cam seramikler veya biyoaktif kompozitler (polietilen–hidroksiapatit) şeklinde hazırlanabilir. İnorganik malzemelerin önemli bir grubunu oluşturan bu malzemeler, sağlık sektöründe çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Örneğin, gözlük camları, teşhis cihazları, termometreler, doku kültür kapları, endoskopide kullanılan fiber optikler, bunlar arasında sayılabilir. Çözünmez gözenekli camlar, enzim, antikor ve antijen taşıyıcı olarak da kullanılmaktadır. Mikroorganizmalara, sıcaklığa, çözücülere, pH değişimlerine ve yüksek basınçlara olan dirençlilikleri bu uygulamalar açısından büyük avantaj sağlamaktadır. Seramikler, dişçilikte dolgu malzemesi, altın-porselen kaplama ve protez parçaları olarak yaygın bir biçimde kullanılmakta ve “diş seramikleri” olarak isimlendirilmektedirler. Biyoseramikler, diş tedavisi dışında da sert doku implantı olarak kullanılırlar

Günümüzde, üstün aşınma,  mukavemet, özgül ağırlık ve korozyon direnci olmasından dolayı üzerinde en çok araştırma yapılan malzemeler biyoseramiklerdir. Biyoseramikler  kontrollü bir şekilde sinterlenerek yapısında bir miktar porozite bırakılır. Böylece tabi kemiğin bu porozitelere doğru nüfuz ederek kaynaşmaları sağlanır. Biyoseramiklerin biyomalzeme  olarak kullanılmasının nedenleri ;

a)         Vücutta kimyasal kararlılık göstermeleri,

b)   Çeşitli şekil ve porozite oranlarında üretilebilmeleri,

c)    Yüksek basma mukavemetine sahip olmaları,

d)   Mükemmel aşınma özellikleri göstermeleri,

e)          Apatit   fazında   üretilen   seramiklerin   doğal   kemiğin   (kalsiyum   hidroksiapatit) bileşimine ve yapısına benzemesidir

5.2. Biyoseramiklerin Sınıflandırılması :

Tek ve çok kristalli olarak üretilebilen biyoseramiklerin biyomalzeme olarak kullanımı; vücutta yer değiştireceği dokunun mekanik davranışıyla ilgili benzerliğine ve bağ doku ile kararlı bir ara yüzeyin eş zamanlı olarak oluşmasına bağlıdır. Dokuya bağlanma mekanizması, doğrudan biyomalzeme ara yüzeyindeki dokunun cevabı ile ilgilidir.

Biyoseramikler, “biyoinert” ve “biyoaktif” olmak üzere iki grupda incelenebilir. Biyoinert seramikler kemikle veya diğer dokularla reaksiyona girmeyen seramikler olarak tanımlanır.

Biyomalzeme toksik ise, çevre doku ölür, toksik değil ve biyoinert ise biyomalzeme ve doku arasında lifli bir doku oluşur. Bu doku kimyasal veya biyolojik olarak bağlanmadığı için kolayca hareket edebilir. Biyoinert seramiklerin en yaygın kullanılanı “A1₂O₃ ” yani alüminadır. Burunun dışında ZrO ₂ ve kalsiyum aluminat da biyoinert seramik malzemelerdir.

Biyomalzemelerin toksik olmadığı ve biyoaktif olduğu durumlarda, doku ve biyomalzeme arasında bir ara yüzey bağı oluşur. Günümüzde geniş bir aralıkta değişen bağlanma hızlarına ve bağ tabaka kalınlıklarına sahip pek çok biyoaktif seramik malzeme mevcuttur. Örnek olarak cam ve cam-seramikler ve hidroksiapatit seramiklerdir. Biyoaktif seramikler, doku ve biyomalzeme arasında kimyasal bağ oluşumuna izin veren seramiktir. Biyoaktif seramikler özellikle biyolojik aktivite oluşturmak için dizayn edilir. Biyoaktif malzemeler yumuşak doku ile bağ oluştururlar, fakat birçok durumlarda istenilen biyolojik aktivite, biyoaktif malzemelerin canlı vücut dokusu ile kaynaşıp temas halinde olduğu kemik ile arayüzeyde kuvvetli bir bağ oluşturmaktadır. Uygun bir biyoaktif malzemeden üretilen biyomalzeme kullanımı ile biyomalzeme ile kemik arasında çabuk ve kuvvetli bir bağ oluşturulur. Böylece, biyomalzemelerin herhangi bir mekanik sabitleme yöntemi (vidalama gibi) veya kemik çimentosu (polimetil metakrilat) gibi malzemelere gerek olmadan sabitleme sağlanır

5.2.1. Yapısal işlevlerine Göre Seramikler

Oksit seramikler; inert yapıda olan ve oksijen iyonlarının oluşturduğu düzlemde metal iyonlarının dağılmasıyla oluşan polikristalin seramiklerdir. İki önemli türü mevcuttur. Alümina (Al₂O₃) ve Zirkonya (ZrO₂).

Alümina, biyoinert biyomalzeme olarak 1970’ den beri en fazla kullanılan biyoseramiktir Yüksek yoğunluk ve yüksek saflığa (>%99.5) sahip alümina, korozyon direnci, yüksek dayanımı ve iyi biyolojik uyum özelliğinden dolayı kalça protezlerinde ve diş implantlarında yaygın kullanıma sahiptir. Bu uygulamalarda kullanılan alüminanın çoğu, iyi tane yapısına sahip, polikristalin α-A1₂O₃’ ün 1600-1700 °C’ de preslenmesi ve sinterlenmesi sonucu elde edilir. Alümina, 20 yılı aşkın süredir ortopedik uygulamalarda kullanılmaktadır.Biyomalzeme olarak kullanılan alumina yüksek saflık (A1₂O₃> % 99,5) ile yoğunluğa  (3,65-3,90 g/cm³) sahiptir ve bayer prosesiyle üretilir. Biyomedikal uygulamalarda alümina, mükemmel biyolojik uyumluluğa ve dokuların duyarsızlığına yol açan inertliği nedeni ile diğer malzemelere göre daha avantajlıdır. Üstelik mükemmel aşınma ve sürtünme özellikleri alüminayı suni eklem yüzeyleri için uygun bir malzeme yapar. Çekmeye göre daha yüksek basma mukavemeti nedeniyle özellikle yapay eklemler ve dişler gibi basma yüklemesine maruz kalan uygulamalar için alümina ideal bir malzemedir. Diş protezleri, kemik vidaları, kemik eklemlerinin yeniden imali, orta kulak kemik uygulamaları, plaka ve vida, alüminanın biyomalzeme uygulamalarına örnek olarak verilebilir. Ortopedide kullanılan biyoseramiklerin bir kısmının sadece baş kısmı yüksek mukavemetli alümina, sap kısmı ise metalik olabilmektedir. Çok iyi aşınma mukavemeti, iyi biyolojik uyumluluk ve yüksek mukavemet alüminayı bu tür uygulamalara mümkün kılmaktadır

Alümina, mükemmel biyolojik uyumluluk ve aşınma direnci göstermesine rağmen düşük eğme mukavemetine ve tokluğa sahiptir. Bu sebeple, alüminadan yapılan femur başı protezlerin çapı 32 mm ile sınırlıdır. Zirkonya vücut ortamında inerttir ve zirkonya seramikler alümina seramiklerden daha yüksek kırılma tokluğu ve eğme mukavemetine ve daha düşük elastik modüle sahiptir. Biyomalzeme olarak yitria ile stabilize edile zirkonya (TZP) ve magnezyum oksit ile stabilize edilen zirkonya (MG-PZS) kullanılmaktadır. Zirkonya ve alümina seramiklerin özelliklerinin bir karşılaştırılması Tablo 5.1.’ de verilmiştir. Zirkonya da, alümina gibi bulunduğu fiziksel ortam üzerinde inert etki gösterir. Alüminanın seramiklere göre avantajı, çok daha yüksek çatlama ve bükülme direncine sahip olmasıdır. Zirkonya, uyluk kemiği protezlerinde başarıyla kullanılmakta, ancak uygulamalarında üç önemli problemle karşılaşılmaktadır. Fizyolojik sıvılar nedeniyle zamanla gerilme direncinin azalması; kaplama özelliklerinin zayıf oluşu ve potansiyel radyoaktif malzemeler içermesindendir

Tablo 1.1. Biyomalzeme olarak kullanılan alumina ve zirkonya seramiklerin özellikleri

Özellik	Birim	A12O3	TZP	MG-PSZ
Saflık	%	>99,7	97	96,5
Y2O3/MgO	%	<0,3	3 mol	3,4 (ağ.)
Yoğunluk	g/cm3	3,98	6,05	5,72
Tane boyutu	\ım	3,6	0,2-0,4	0,42
Eğme mukavemeti	Mpa	595	1000	800
Basma mukavemeti	Mpa	4250	2000	1850
Elastik modül	Gpa	400	150	208
Kırılma tokluğu	MN/m3'2	2400	1200	1120

Zirkonya içerisinde yarılanma ömrü çok uzun olan radyoaktif elementler bulunur (uranyum, toryum, vb). Bu elementleri yapıdan ayırmak çok zor ve pahalı işlemler gerektirtmektedir. Zirkonya bazlı seramiklerde 0.5 ppm U235’e rastlanmıştır. Radyoaktivite alfa ve gama etkileşimi olarak ortaya çıkar. Alfa-radyasyonu daha fazladır ve alfa-parçacıkları, yüksek iyonlaştırma kapasitesine sahip olduklarından yumuşak ve sert doku hücrelerini tahrip edebilirler. Radyoaktivite düzeyi küçük olduğunda da bu etkinin uzun süreli sonuçlarının incelenmesi gerekir 

                                                                                                                     

Kalsiyum fosfat esaslı biyoseramikler, özellikle tıpta ve dişçilikte yaklaşık 25 yıldır kullanılmaktadır. Diş implantları, cildiye işlemleri, dişeti işlemi, çene kemiği yapısı, ortopedi, estetik cerrahi, kulak, burun ve gırtlak tamiri ile belkemiği cerrahisinde, kalça ve diz protezlerinde “kemik tozu” olarak kullanılırlar. Kalsiyum fosfat seramiklerin sinterlenmesi genellikle 1000-1500°C’de gerçekleşir ve bunu istenilen şekle sıkıştırılması izler. Tüm kalsiyum fosfat seramikleri değişen hızlarda biyolojik olarak bozunurlar. Kalsiyum fosfat seramikleri, gözenekli yapıda da hazırlanabilirler. Gözenekli seramik biyomalzemelerin en büyük avantajı; kemik, seramik malzemenin gözenekleri içerisinde büyüdüğünde, oluşan ara yüzeyin mekanik açıdan yüksek kararlılığa sahip olmasıdır. Gözenekli biyomalzemeler kemik oluşumu için yapı iskelesi olarak kullanılırlar. Mercanların mikro yapısı, kontrollü gözenek büyüklüğüne sahip seramiklerin oluşturulması açısından en ideal malzeme olmalarını sağlamaktadır. Gözenekli malzemeler, her zaman için yığın formlarında daha zayıflar ve artan gözenekliliğe bağlı olarak, malzemenin dayanımı daha da azalmaktadır. Kemik kırıklarını doldurmak için gözenekli sentetik kalsiyum fosfat seramikler kullanılırken, diş implantlarında kaplama olarak gözenekli hidroksiapatit malzeme kullanılır.  Bu tip bioseramiklerin farklı fazları, biyoaktif bir malzemenin arzu edilip edilmediğine bağlı olarak kullanılır. Bunlar; kalsiyum ve fosfat atomlarının çoklu oksitleri şeklindeki yapılardır. Hidroksiapatit, Ca₅ (PO₄)₃ OH, trikalsiyum fosfat, Ca₃(PO₄)₂ (emilebilir) ve oktakalsiyum fosfat CaH(PO₄) ₃ .2OH bu yapılara örnek verilebilir. 

Kalsiyum fosfat seramiklerin mekanik davranışı, biyomalzeme olarak kullanılmalarını büyük oranda etkiler. Çekme ve basma mukavemeti ile yorulma direnci, toplam porozite hacmine bağlıdır. Çünkü hidroksiapatit (HA) biyomalzeme, çekme yükü altında düşük güvenilirliğe sahiptirler. HA türü kalsiyum fosfat seramikler; toz, küçük biyomalzemeler, metal biyomalzemeler üzerine kaplamalar, poröz biyomalzemeler veya bir kompozitte biyoaktif faz olarak kullanılabilirler.

HA biyomalzemeler çok sayıda avantajlara sahiptir. Biyolojik olarak uyumlu ve bioaktifdirler. Faz bileşimlerinin homojenliği, HA biyomalzemelerin üretimiyle ilgili temel problemlerden birisidir. HA malzemesinde ikincil kristal faz, olarak oluşan dikalsiyum fosfat (Ca₂P), α→β polimorfık dönüşümle ilgili hem birlikte var olan fazların termal yayınım farklılıkları hem de hacimsel değişimler nedeni ile kırılmalara sebep olabilecek gerilim merkezleri oluştururlar. “Şişen, büyüyen” Ca₂P olayı, fizyolojik akışkan veya kanla temas halinde meydana gelen ve biyomalzemeyi tahrip edebilecek şekilde etki eden ilave ciddi bir sorundur. Yoğun biyomalzeme durumunda Ca₂P fazı ve HA'in birlikte olması kısmi olarak hedeflenebilir. HA tozlarının kalsinasyon sonrası faz bileşimi, morfoloji ve yüzey gelişimi ile birlikte bu tozlardan elde edilen malzemelerin faz bileşimlerine üretim koşullarının etkisini tespit etmek yapılan araştırmaların ana hedefi olmuştur.

İyi biyolojik uyumluluğu nedeniyle kalsiyum fosfatlar, yük binmemiş kısımlarda kemiğin yerine biyomalzemeler ve oyukları doldurmada çimento olarak kullanılırlar. HA seramikler mükemmel biyolojik uyumluluğu ve bioaktivitesi nedeniyle   kemik   yerine   kullanılan uygulamalar için artan önemde bir malzemedir. Ancak yük taşıyan implantasyon olarak bu malzemenin değerlendirilmesi gevrekliği yüzünden oldukça sınırlıdır. HA’ in kırılma tokluğu; 2-12 Mpam^1/2 kırılma tokluğuna sahip doğal kemiklere nazaran yaklaşık l Mpam^1/2'dir. Yakın geçmişte monolitik HA seramiklerin tabiatında olan gevrekliğin üstesinden gelmek amacıyla mekanik özellikleri geliştirmek için bir çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalar partiküllerin, wiskerlerin ve fiberlerin birleşmesi sayesinde HA’ in kuvvetlendirilmesi üzerine odaklanmıştır. Örneğin 7 Mpam^1/2'lik kırılma tokluğu değeri, HA’ e hacimce % 20 fecralloy ilavesiyle başarılmıştır.

Seramik biyomalzemenin net şekline yaklaşmak için toz enjeksiyon kalıplama ve slip döküm gibi yöntemler uygulanmaktadır.

Slip döküm yöntemi kullanılarak basit ancak net şekilli HA ürünler üretilebilmektedir. Bu yöntem, kemik, cerrahi kulak v.b küçük biyomalzeme üretiminde kullanılır. (Ca ₁₀ (PO) ₆(OH) ₂) kimyasal formüle sahip HA, kemik ve diş minesi gibi sert insan dokularının temel bileşenidir. Bu nedenle sentetik HA seramiği biyomalzeme olarak kullanıldığı zaman mükemmel bir uyumluluk gösterir HA biyomalzemeleri üretmedeki en önemli yöntem, büyük sinterlenmiş çubuk ve blokların işlenmesidir. Ancak bu zaman harcayan ve pahalı bir yöntemdir.

Enjeksiyon kalıplama yönteminde toz-bağlayıcı karışımı enjeksiyon makinasında kalıplara enjekte edilir. Yöntemde en önemli adım bağlayıcının giderimi kademesidir. Bağlayıcı giderme, termal difüzyonla yapılır. Bağlayıcılar giderildikten sonra parçalar sinterlenir

Cam ve cam-seramikler, silika (SiO₂) temelli seramiklerdir. Cam seramikler lityum/ alüminyum veya magnezyum/alüminyum kristalleri içeren camlardır. Biyocamda ise silika gruplarının bazıları kalsiyum, fosfor veya sodyum ile yer değiştirmiştir (SiO₂, Na₂O, CaO, P₂O₅). Böylece doku ve biyomalzeme arasında kimyasal bağlanma gerçekleşir. Biyoseramikler, iskeletteki sert bağ dokusunun tamiri veya yenilenmesinde kullanılırlar. Bu malzemelere olan gereksinim, özellikle ilerleyen yaşa bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Yaşlılarda kemikler çok kırılgan olur; çünkü kemik yoğunluğu ve dayanımı 30 yaşından itibaren azalır. Bu azalma kadınlarda çok daha ciddi boyutlardadır. Çünkü menapoza bağlı olarak vücutta hormonal değişimler olmaktadır. Bunun sonucunda kemik üreten hücreler, yani osteoblastların yeni kemik üretiminde ve kemikte oluşan mikro çatlakların kapanmasındaki üretkenliği azalır. Ortalama insan ömrü 80 yıl olarak düşünülürse, 60 yaş civarında bağ dokusu için yedek malzeme ihtiyacı başlar ve an azından 20 yıl boyunca biyoseramiklere gerek duyulur. Biyoseramiklerin kullanımını sınırlayan nedenlerin en önemlileri, bazı klinik uygulamalardaki yavaş ilerleyen çatlaklar, yorulma ve değişik darbe ve basınçlara dayanımlarının tam olarak bilinememesidir. Bu olumsuzlukları önlemek için kullanılan iki yeni yaklaşımdan birisi, biyoaktif kompozitler, diğeri ise biyoaktif seramiklerle yapılan kaplamalardır. 

Belirli bileşimlerdeki camlar ve cam-seramikler kemik dokuya bağlandıkları için biyoaktif malzeme olarak isimlendirilirler. Biyoaktif malzemeler özel biyolojik aktivite oluşturmak için dizayn edilir. Bazı özel biyoaktif malzemeler yumuşak doku ile bağ oluşturur, fakat birçok durumlarda istenilen biyolojik aktivite biyoaktif malzemelerin canlı vücut dokusu ile kaynaşıp temas halinde olduğu kemik ile arayüzeyde kuvvetli bir bağ oluşturmasıdır. Uygun bir biyoaktif malzemeden üretilen biyomalzeme kullanımı ile biyomalzeme ile kemik arasında çabuk ve kuvvetli bir bağ oluşturulur. Böylece, biyomalzemenin herhangi bir sabitleme yöntemi (vidalama gibi), kemik çimentosu (polimetal  metakrilat)  veya  kemik dokularının  yüzeyden  içeriye  doğru  büyüyebileceği, özellikle   gözenekli   yüzeye  sahip  olarak   dizayn edilmiş biyomalzeme kullanımı gerekmeksizin sabitleştirilmesi sağlanır. Son zamanlarda biyomalzeme olarak kullanılmak üzere biyoaktif seramik malzemelerin gelişimi için birçok bilimsel çalışma yapılmaktadır. Özellikle biyoaktif özellikte cam-seramik üzerindeki araştırmalar dikkat çekmektedir.

Biyoaktif camlar, kemik dışında daha yumuşak dokulara da bağlanabilirler. Cam yüzeyi dokular ile arayüzey bağlanmasını sağlayan, biyolojik olarak aktif bir hidroksikarbonatapatit (HCA) tabakası oluşturur. Biyoaktif cam biyomalzemelerin üzerinde oluşan HCA fazı, kemikteki mineral faz ile aynı kimyasal yapıya sahiptir. Bu tip bağlama, mevcut mekanik kuvvetlere dirençli bir arayüzey oluşturur. Genellikle arayüzeyin yapışma mukavemeti, biyomalzemenin veya biyoaktif biyomalzemeye bağlanmış dokunun kohezif mukavemetine eşit veya daha yüksektir. Kemiğe bağlanma ilk olarak SiO₂ Na₂O, CaO ve P₂O₅ 'in belirli miktarlarını içeren bir grup biyoaktif cam ve cam-seramik için ispatlanmıştır.

Karaciğer kanserinin tedavisinde radyoaktif yitriya-alümina-silikat camının kullanımı halen A.B.D’ de geliştirilmekte olan yeni bir yaklaşımdır. 25 µm’ lik mikroküreler önce nötronla bombardıman edilip daha sonra atardamar vasıtasıyla vücuda enjekte edilir ve kan akımı bu mikroküreleri kansere yakalanmış karaciğere götürür. Mevcut klinik tecrübeler umut vericidir. Kemik yerine kullanılabilen cam-seramiklerin en büyük avantajları biyoaktif olmalarıdır. Apatit gibi kristal fazlara sahip olan cam-seramikler kemik ile biyoaktivite sergilerler. Na₂O-CaO-P₂O₅-SiO₂ bileşimindeki cam-seramiklerden yapılan biyomalzemede insan kol ve bacakları ile karşılaştırılabilen mukavemet değerlerine ulaşılabilmektedir. Silisyumun varlığı, kemiğin  minerallenine hızının artmasına ve normal iskeletin gelişimine yol açar. Kemik yerine kullanılabilen diğer bir cam-seramik ise mika kristallerini içeren mika cam-seramikleridir (işlenebilir cam-seramikler). Mika kristalleri, cam-seramiğin işlenebilmesini sağlamakta ve tıbbi operasyon sırasında daha kolay bir uyumun oluşmasına yol açmaktadır.

Cam ve cam-seramikler dişçilikte, de kullanılabilmektedir. Metalik diş protezlerinin üzerine kaplanan potasyum-alümina-silikatlar, doğal dişlere benzemesi için renklendirilebilen LAS esaslı carn-seramikler, mika canı-seramikler, komple dişten ziyade ince bir kaplama şeklinde uygulanan kalsiyum-magnezyum-fosfor silikat tipi cam-seramikler bu amaçla çalışılan cam-seramik sistemlerine örnek olarak verilebilir. Diş dolgusunda da cam ve cam-seramikler kullanılabilir. Bu malzemeler, organik bir reçine ile karıştırılmış cam tozlan şeklinde kullanılır. Karışımdaki reçine diş oyuklarını kavrar. Cam-seramiklerin kullanımı bu uygulama da ayrıca renklendirmenin yanı sıra aşınma direncide sağlar

Diş hekimliğinde porselen seramikler; Diş porseleni eksik dişlerin tamamlanmasında kullanılan bir malzeme grubudur. Metal ve akrile alternatif bir malzemedir. Estetik açıdan doğal dişe benzediği için tercih edilmektedir. Diş hekimliğinde porselenden 2 şekilde faydalanılır; komple porselen ve metal destekli porselen

Komple porselen çiğneme basıncından fazla etkilenmeyen alanlarda kullanılır. Çiğneme basınçlarının daha yoğun olduğu bölgelerde mukavemet sağlamak için bir metal alt yapıya gerek duyulur. Metal üzerinde sinterlenen porselen restarasyonlarında, teknik yönden birbirinden farklı malzemelerde aynı anda çalışmak zorunluluğu düşünülürse bazı zorluklarla karşılaşılması kaçınılmazdır. Bu iki malzemenin birleştirilmesi söz konusu olduğunda her ikisinin de bazı koşullara uymaları ve birbirlerini tamamlamaları gerekmektedir. Bu koşullara uyan bir metalde ve porselende aşağıda belirtilen özellikler bulunmalıdır.

Diş hekimliğinde kullanılan porselen, yapı olarak seramikçilerin kullandığı sert porselene çok yakındır. Porselenin diş hekimliğinde kullanılması; yüksek düzeyde estetik, renk değiştirmeme, dokuyla tam uyum ve metalle iyi bağlanması gibi avantajlar sunmaktadır. Bunun yanısıra, hazırlanış süresinin uzun ve özel çalışma gerektirmesi ile pahalı olması diş porselenlerinin en büyük dezavantajlarıdır.

Metal üzerinde sinterlenen porselenin yüksek sıcaklıkta ergimesi, kullanılacak metalin kıymetli alaşımlardan seçilmesini gerektirir. Ancak Au-Pt alaşımlarının pahalı olması daha ucuz ve aynı fiziksel özellikler gösteren yeni alaşımların aranmasına neden olmuştur. Günümüzde yüksek oranda Au içeren Pt alaşımları ve Cr-Ni esaslı alaşımlar kullanılmaktadır

 Biyoseramiklerin Dokular İle Etkileşimi

Canlı dokuya yerleştirilen tüm malzemeler, bu dokudan tepki alırlar. Bu tepki doku- biyomalzeme ara yüzeyinde oluşur ve Tablo 5.2.’de sıralanan çeşitli faktörlere bağlı olur. Bu faktörlere bağlı olarak biyomalzemeye olan doku cevabının dört türünden bahsedilebilir:

§ Malzeme toksikse, çevresindeki doku ölür.

§ Malzeme toksik değil ve biyoinertse, değişik kalınlıklarda fibroz doku oluşumu gerçekleşir.

§ Malzeme toksik değil ve biyoaktifse, doku biyomalzeme arayüzeyinde bağlanma gerçekleşir.

§ Malzeme toksik değil, fakat çözünür yapıdaysa, çevresindeki doku, biyomalzemenin yerini alır. 

Tablo 1.2 Metal destekli porselende metal ve porselenden beklenilen özellikler

Metal	Porselen
İyi bir döküm özelliği	Uygun sinterlenme sıcaklığı
Çiğneme basınçlarına dayanacak sertlik ve mukavemet	Basınca karşı mukavemet
Isıl genleşme katsayılarının uygunluğu	Metalle iyi bağlantı kurması
Metalin porselenle kuvvetli bir bağlanma olasılığı	Uygun genleşme
	Renk değiştirmemek
	Doğal dişe benzerlik

Biyoseramiklerin türüne bağlı olarak gözlenen doku etkileşimleri farklı olur. Ayrıca Tablo 1.1’ de yer alan diğer faktörlerin de bu etkileşimlerdeki rolü unutulmamalıdır.

Biyoseramiklerin en ilgi çekici özelliklerinden biri, doku için zehir etkisi oluşturmamalarıdır. Dokuların çok karşılaşılan bir tepkisi de, dokunun biyomalzeme çevresinde ipliksi bir kapsül üretmesidir. Bu ipliksi doku, organizma tarafından biyomalzemeye karşı bir duvar örmek için veya biyomalzemeyi izole etmek için üretilir. Kısacası,bir çeşit korunma mekanizmasıdır ve biyomalzeme, zamanla ipliksi doku ile tamamen kaplanarak doku yüzeyinden uzaklaştırılır. Metaller ve çok sayıda polimer, bu çeşit bir  tepkiye  neden  olurlar. Alümina ve  zirkonya  gibi  hemen  hemen   inert sayılabilecek seramikler de, ara yüzeyde ipliksi doku oluşumuna  neden

Tablo 1.3 Biyoseramiklerin türüne bağlı olarak gözlenen doku etkileşimleri 

Biyomalzeme türü	Doku cevabı	Örnek
Gözeneksiz, yoğun, inert eramikler	Çok ince fibroz doku oluşumu (morfolojik sabitleme)	Alümina, Zirkonya
Gözenekli, inert seramikler	Gözenek içerisinde doku büyümesi (biyolojik sabitleme)	Hidroksiapatit
HA ile kaplanmış metaller  Gözeneksiz, biyoakif seramikler	Doku-biyomalzeme ara yüzey bağlanması	Biyoaktif camlar, HA
	(Biyoaktif sabitleme)	Cam seramikler
Rezorbe olan seramikler	Emilme	Tri kalsiyum fosfat
		biyoaktif camlar

Doku tarafı	Biyomalzeme tarafı
Doku tipi	Biyomalzeme bileşimi
Doku yaşı	Biyomalzemedeki faz sayısı
Doku sağlığı	Faz sınırları
Doku içi Kan Sirkülasyonu	Yüzey morfolojisi
Ara yüzey hareketliliği	Yüzey gözenekliliği
Ara yüzey kan Sirkülasyonu	Kimyasal reaksiyon
Boyutlar arası uygunluk	Boyutlar arası uygunluk
Mekanik yükleme	Mekanik yükleme

olurlar. Ancak, optimum koşullarda bu doku son derece incedir. Kimyasal reaktifliği çok yüksek olan metal biyomalzemelerde ise daha kalın ara yüzey tabakaları oluşur. Ara yüzeydeki uyumluluk ve hareketlilik de tabakanın kalınlığını büyük ölçüde etkiler. Üçüncü bir doku tepkisiyse, biyomalzeme ile doku arasındaki ara yüzeyde bağlanmanın gerçekleşmesidir. Bu yüzey, “biyoaktif yüzey” olarak adlandırılır. Bağlanma, biyomalzeme ile doku arasındaki hareketliliği engeller, ayrıca biyomalzemenin vücut tarafından dışlanması da engellenmiş olur. Dördüncü tür etkileşimdeyse, biyomalzeme, onarım işlemi tamamlandığında çözünür ve kendisini çevreleyen doku tarafından emilerek yok edilir. Bu nedenle emilebilir cinste biyomalzeme kullanıldığında, bu malzemenin vücut sıvılarınca kimyasal açıdan parçalanabilir yapıda olmasına dikkat edilmelidir. Bozunma ürünleri de zehirli olmamalı ve hücrelere zarar vermeden dokudan uzaklaştırılmalıdır.

Alümina ve zirkonya, çok iyi mekanik uygunluk sağlayacak şekilde dokuya yerleştirildiklerinde (morfolojik sabitleme) ara yüzeyde hareket oluşmayacağından, klinik açıdan başarılı olacaklardır. Ancak, bu tür biyomalzemeler ara yüzeyde hareket olacak şekilde yerleştirildiklerinde, fibroz kapsül birkaç yüz mikrometre kalınlığa ulaşabilir ve biyomalzeme çok çabuk gevşer. Sonuç klinik açıdan başarısızlıktır. Gözenekli biyomalzeme durumunda, dokunun canlı ve sağlıklı kalabilmesi için gözenekler 100-150 mikrometre çapa sahip olmalıdır. Bu tür büyük gözenek boyutu, biyomalzemedeki kılcal boşlukların içerisinde büyüyen dokulara kan sağlanabilmesi için gereklidir. Biyomalzeme ve doku arasındaki üremeye bağlı olarak artan ara yüzey alanı, biyomalzemein hareketine karşı artan bir direnç oluşturur. Ara yüzey, gözeneklerde büyüyen doku ile belirlendiğinden, bu tür etkileşim, “biyolojik sabitleme” olarak adlandırılır. Biyomalzeme olarak gözenekli metal kullanıldığında, büyük ara yüzey alanı doku içerisinde metal iyon kaybına ve metal biyomalzemenin korozyonuna neden olabilmekte ve bu da tıbbi açıdan sorunlara yol açmaktadır. Ancak, yüksek gözeneklilik her tür malzemenin dayanımını düşürür. Sonuç olarak, metal alaşımlar üzerine gözenekli seramik kaplamalar ve dokulardaki boşlukları doldurucu malzemelerin kullanılması, ara yüzey kararlılığını sağlamak için en uygun yaklaşımdır. Emilebilen biyomalzemeler belli bir kullanım periyodunda dereceli olarak bozunacak şekilde tasarlanmışlardır ve sonuçta yerlerini ev sahibi dokuya bırakırlırlar. Bu durumda ara yüzey kalınlığı ya çok incedir, ya da hiç olmaz.

Ara yüzey kararlılığına bağlı problemlerin çözümü açısından, emilebilen biyomalzeme kullanımı uygun gözükmektedir. Emilebilen seramik biyomalzemeleri geliştirilmesinde dikkat edilecek noktalarsa şöyle sıralanabilir:

1)    Bozunma süresince ara yüzey kararlılığı ve dayanımı korunmalı.

2)    Doku türüne, yaşına ve sağlık durumuna bağlı olan doku yenileme hızı, emilme hızına uygun olmalı.

3)    Malzeme, yalnızca metabolik olarak kabul edilebilecek maddeleri içermeli. Aksi halde kronik iltihaplanma olur ve ağrı başlar.

Trikalsiyum fosfat (TCP) seramikleri, gözenekli ve emilebilen malzemelerdir. Çene veya baş ile ilgili düşük mekanik dayanımın gerektiği uygulamalarda sert dokunun yerini alırlar. Emilebilen biyoaktif camlar da, kemiklerin yeniden üretilmesinde giderek artan bir biçimde kullanılmaktadır. Ara yüzey problemlerinin çözümünde diğer bir yaklaşımsa, biyoaktif malzemelerin kullanılmasıdır. Bu malzemeler, ara yüzeyde kendine özgü bir biyolojik tepki oluştururlar ve sonuçta malzeme ve dokular arasında kemik oluşumu gerçekleşir. Bu yaklaşımla, bağlanma süresi, dayanımı ve mekanizması birbirinden farklı olan çok sayıda biyoaktif malzeme üretilmiş bulunmaktadır

Biyoseramiklerin Kullanım Alanları

Biyoseramiklerin en yaygın kullanım alanları şunlardır:

1)          Bel ve omuriliğe ait omurların onarımında

2)          Dişe ait hataların düzeltilmesinde

3)          Tam veya kısmi kalça parçalarında

4)          Solunum tüpleri olarak

5)          Orta kulakta küçük kemikler olarak

6)          Kalp kapakçıklarında

7)          Kemik vidaları, hastalanmış kemik kaybı boşluklarının doldurulmasında kullanılır.

Ancak çekme durumunda sahip oldukları zayıf mekanik özelliklernedeniylebiyoseramikler  bazı biyomalzeme uygulamaları için fazla tercih edilmezler.

Ortopedide fonksiyonunu yitirmiş kemiğin seramik biyomalzeme ile değiştirilmesinin aşınma, korozyon, mukavemet, özgül ağırlık gibi birtakım üstün özelliklerinin yanısıra başka avantajları da vardır. Seramik biyomalzemeler kontrollü bir şekilde sinterlenerek yapısında bir miktar porozite bırakılır. Böylece kemiğin bu poroziteye doğru nüfuz ederek biyomalzeme ile kaynaşması sağlanır. Biyomalzeme olarak kullanılan biyoseramik genellikle A1₂O₃, Si₃N₄, hidroksiapatit ve SiO₂ esaslı biyocamdır. Biyoseramiklerde aranan diğer bir önemli özellik ise biyomalzemenin vücut tarafından kabul edilmesidir. Bu nedenle biyoseramiklerde vücutta bulunan Ca, K, Mg, Na, P’ un yer alması tercih edilir

Seramikler

Yüksek aşınma direnci, biyolojik olarak inert olmaları, yüksek sertlik ve aşınma direnci göstermeleri nedeniyle artan oran­da kullanım alanı bulmaktadır. İnorganik malzemelerin önemli bir grubunu oluşturan bu malzemeler, sağlık sektöründe çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Örneğin, gözlük camları, teşhis termometreler, doku kültür kapları, endoskopide kullanılan fiber optikler, bunlar arasında sayılabilir.  Zayıf ta­rafları ise eğme mukavemetlerinin düşük olması ve gevrek olmalarıdır