Dalam catatan blog ini, kami akan meneroka ciri-ciri mahkota zirkonia yang digunakan untuk implan pergigian dan prinsip-prinsip di sebalik peningkatan kekuatannya, di samping mengkaji bagaimana bahan pergigian moden telah berkembang.

Apakah Jenis Bahan yang Digunakan oleh Zirkonia dalam Implan Pergigian?

Apabila anda memikirkan pelakon Lee Byung-hun, perkara pertama yang terlintas di fikiran ialah senyumannya, yang menampakkan giginya yang putih dan sihat. Dalam filem 'The Man Who Became King', Lee Byung-hun memasukkan sepotong rumpai laut di antara gigi depannya dan berpura-pura menjadi orang bodoh untuk membuat Permaisuri, yang telah kehilangan senyumannya, ketawa. Han Hyo-joo, yang memainkan watak Permaisuri, akhirnya ketawa terbahak-bahak. Walau bagaimanapun, jika Lee Byung-hun sebenarnya kehilangan dua gigi depan, Han Hyo-joo mungkin akan mengesyorkan pembedahan implan gigi dan bukannya menganggapnya lucu.
Prosedur implan pergigian secara amnya melibatkan pengukuhan tulang alveolar yang tidak mencukupi dengan bahan cantuman tulang mengikut keperluan, kemudian meletakkan lekapan implan titanium ke dalam tulang rahang, melekatkan abutmen padanya, dan akhirnya memasang mahkota. Di sini, mahkota merujuk kepada bahagian luar gigi yang sebenarnya kita gunakan untuk mengunyah. Mahkota digunakan secara meluas bukan sahaja untuk implan pergigian tetapi juga untuk memulihkan gigi yang rosak. Jadi, apakah sebenarnya zirkonia, dan bagaimana ia menjadi bahan dengan bentuk dan sifat yang begitu serupa dengan gigi semula jadi?

Bagaimanakah kekuatan zirkonia telah meningkat?

Zirkonia yang digunakan untuk mahkota implan pergigian secara amnya termasuk dalam kategori bahan seramik. Dalam kejuruteraan bahan, bahan dikelaskan kepada logam, seramik dan polimer. Seramik merujuk kepada oksida, karbida dan nitrida yang terbentuk apabila unsur seperti silikon (Si), aluminium (Al) dan zirkonium (Zr) bergabung dengan oksigen, karbon, nitrogen dan unsur lain. Produk seramik dihasilkan dengan membentuk bahan seramik ini ke dalam bentuk yang diingini dan kemudian mensinteringnya pada suhu tinggi untuk memastikan kekuatan yang mencukupi.
Apabila zirkonia pertama kali ditemui, ia mempunyai warna gading yang serupa dengan gigi dan ketumpatan yang setanding dengan gigi, menunjukkan potensinya sebagai bahan pergigian. Walau bagaimanapun, aplikasinya sangat terhad kerana kekuatannya yang sangat rendah, yang menjadikannya mudah patah. Memandangkan ia merupakan bahan yang boleh digunakan dalam pelbagai bidang jika kekuatannya dapat ditingkatkan, jurutera bahan mula menjalankan penyelidikan untuk meningkatkan kekuatan zirkonia.
Kekuatan sesuatu bahan bergantung pada susunan atom dan molekulnya. Walaupun untuk bahan yang sama, struktur kristal boleh berbeza-beza bergantung pada keadaan seperti suhu, tekanan dan bahan tambahan semasa proses pengeluaran. Dengan mengawal keadaan luaran ini dengan sewajarnya, kekuatan bahan boleh diperbaiki dengan ketara. Dalam kejuruteraan bahan, fenomena mengubah sifat bahan dengan mendorong perubahan sedemikian dalam struktur kristalnya dipanggil transformasi martensitik. Penggunaan prinsip ini pada zirkonia membawa kepada peningkatan kekuatannya yang ketara, dan seterusnya, ia mula digunakan bukan sahaja dalam mahkota pergigian tetapi juga dalam pelbagai bidang perindustrian.

Bagaimanakah transformasi martensitik berfungsi?

Apakah mekanisme transformasi martensit meningkatkan kekuatan seramik?
Apabila zirkonia dan magnesium oksida (MgO) digunakan bersama, pelbagai jenis struktur kristal boleh terbentuk berbanding apabila digunakan sebagai satu bahan. Apabila zirkonia dicampurkan dengan kadar tertentu magnesium oksida dipanaskan pada suhu tinggi, struktur kristal yang berbeza daripada asal akan terbentuk. Penyejukan pantas (pelindapkejutan) seterusnya mewujudkan keadaan metastabil di mana struktur kristal ini—yang tidak stabil pada suhu bilik—dikekalkan.
Secara ringkasnya, pelindapkejutan merujuk kepada proses penyejukan yang cepat. Ia boleh difahami sebagai serupa dengan proses yang digunakan oleh tukang besi pada masa lalu, yang akan menebuk besi panas membara dan kemudian segera merendamnya dalam air sejuk untuk mengeraskannya.
Proses rawatan haba ini mengubah struktur kristal, sekali gus meningkatkan sifat mekanikal bahan dengan ketara. Akhirnya, apabila susunan molekul berubah, pelbagai sifat fizikal—termasuk kekuatan, takat lebur dan ciri pengembangan haba—juga berubah. Walau bagaimanapun, memandangkan keadaan yang diperlukan untuk perubahan struktur kristal ini berbeza-beza untuk setiap bahan, penyelidikan dan eksperimen yang meluas adalah perlu. Jika penyelidikan ini terus maju, bahan yang mempunyai sedikit nilai praktikal pada masa lalu pun boleh dilahirkan semula sebagai bahan berprestasi tinggi dengan fungsi baharu.
Pada masa lalu, apabila gigi rosak, ia sering ditutup dengan emas atau perak, atau gigi palsu digunakan. Walau bagaimanapun, hari ini, bahan yang hampir tidak dapat dibezakan daripada gigi semula jadi dari segi penampilan adalah lebih digemari, dan implan pergigian digunakan secara meluas untuk manfaat fungsinya. Orang ramai mahukan senyuman yang sihat yang hampir tidak dapat dibezakan daripada gigi semula jadi mereka, berbanding gigi dengan emas atau perak yang kelihatan. Kemajuan dalam kejuruteraan bahan telah memungkinkan permintaan ini, dan ia dijangka akan terus memacu pembangunan bahan pergigian yang lebih kelihatan semula jadi dan tahan lama.