ANALISA KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR PADUAN Zn-1Mg UNTUK APLIKASI IMPLAN TERSERAP TUBUH DENGAN PROSES EKSTRUSI DAN ROLLING
Abstract
Paduan bahan berbasis seng (Zn) untuk implan terserap tubuh mendapat perhatian luas akhir-akhir ini sebagai salah satu alternatif selain implan terserap tubuh yang banyak digunakan seperti paduan besi (Fe) dan magnesium (Mg). Namun, penelitian melaporkan bahwa paduan berbasis Fe terlalu lambat dalam proses penguraian ion-ionnya (proses korosi), sedangkan paduan berbasis Mg terlalu cepat. Dikarenakan Zn murni tidak memiliki kekuatan mekanis yang baik, Sehingga Zn dipadu Mg dengan persentase yang sesuai mempunyai kelebihan dalam sifat-sifat mekanis maupun biologis untuk menutupi kekurangan tersebut. Pada penelitian Zn-1Mg sebelumnya telah dilakukan pengujian dalam bentuk casting, sehingga dilakukan pengujian lanjutan dikembangkan dengan proses ekstrusi dan pengerolan. Penelitian ini merupakan penelitian fundamental yang mengkaji sifat mekanis dari paduan Zn-1Mg melalui proses ekstrusi dan pengerolan dengan melaporkan nilai kekerasan dan mikrostruktur dari paduan tersebut. Pengujian kekuatan mekanis dari paduan ini tidak menunjukkan hasil yang begitu signifikan. Kekerasan pada proses rolled menjadi lebih kuat sebanyak 14 HV, Sedangkan proses ekstrusi menjadi lebih lemah sebanyak 10 HV. Mikrostruktur pada struktur butiran cast mengalami perubahan pada proses rolling yang menjadi lebih kecil dan batas butir yang tampak mulai menghilang. Menariknya, pada proses ekstrusi batas batas butir tersebut menghilang sepenuhnya dan menghasilkan butiran yang lebih kecil, rapat, dan juga seragam. Kesimpulannya paduan Zn-1Mg yang telah dilakukan termomekanis dalam bentuk rolling untuk implan dalam bentuk pelat dan ekstrusi untuk implan dalam bentuk pin atau sekrup layak dalam hal kekuatan mekanis yang memadai untuk biodegradable metal namun untuk lokasi yang tidak membutuhkan banyak kekuatan seperti pada jari tangan, tulang tengkorak, dan lain lain.
References
ASTM C114-22. (2022). Standard Test Methods for Chemical Analysis of Hydraulic Cement. In Astm. https://doi.org/10.1520/C0114-18
ASTM International. (2007). ASTM E407-07e1: Standard practice for microetching metals and alloys. Annual Book of ASTM Standards, 22. https://doi.org/10.1520/E0407-07.2
Bowen, P. K., Drelich, J., & Goldman, J. (2013). Zinc exhibits ideal physiological corrosion behavior for bioabsorbable stents. Advanced Materials, 25(18), 2577–2582. https://doi.org/10.1002/adma.201300226
Champagne, S., Mostaed, E., Safizadeh, F., Ghali, E., Vedani, M., & Hermawan, H. (2019). In vitro degradation of absorbable zinc alloys in artificial urine. Materials, 12(2), 1–13. https://doi.org/10.3390/ma12020295
Cheng, J., Liu, B., Wu, Y. H., & Zheng, Y. F. (2013). Comparative invitro study on pure metals (Fe, Mn, Mg, Zn and W) as biodegradable metals. Journal of Materials Science and Technology, 29(7), 619–627. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.03.019
Di Mario, C., Griffiths, H., Goktekin, O., Peeters, N., Verbist, J., Bosiers, M., Deloose, K., Heublein, B., Rohde, R., Kasese, V., Ilsley, C., & Erbel, R. (2004). Drug-eluting bioabsorbable magnesium stent. Journal of Interventional Cardiology, 17(6), 391–395. https://doi.org/10.1111/j.1540-8183.2004.04081.x
Dunne, C. F., Levy, G. K., Hakimi, O., Aghion, E., Twomey, B., & Stanton, K. T. (2016). Corrosion behaviour of biodegradable magnesium alloys with hydroxyapatite coatings. Surface and Coatings Technology, 289, 37–44. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.01.045
Fauzan, A., Andril, A., Irzal, I., & Hendri, N. (2022). ANALISA LAJU KOROSI PADUAN SENG (Zn) UNTUK APLIKASI IMPLAN TERSERAP TUBUH Jurnal Vokasi Mekanika (VoMek). http://vomek.ppj.unp.ac.id/index.php/vomek/article/view/335
Ibrahim, A., Magliulo, N., Groben, J., Padilla, A., Akbik, F., & Hamid, Z. A. (2020). Hardness, an Important Indicator of Bone Quality, and the Role of Collagen in Bone Hardness. Journal of Functional Biomaterials, 11(4), 85. https://doi.org/10.3390/jfb11040085
ISO/ASTM International. (2017). Designation: E384-17 Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials. The Biology of the Xenarthra, 281–293. https://doi.org/10.1520/E0384-17
Katarivas Levy, G., Leon, A., Kafri, A., Ventura, Y., Drelich, J. W., Goldman, J., Vago, R., & Aghion, E. (2017). Evaluation of biodegradable Zn-1%Mg and Zn-1%Mg-0.5%Ca alloys for biomedical applications. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 28(11), 174. https://doi.org/10.1007/s10856-017-5973-9
Landgraeber, S., Jäger, M., Jacobs, J. J., & Hallab, N. J. (2014). The pathology of orthopedic implant failure is mediated by innate immune system cytokines. Mediators of Inflammation, 2014, 1–9. https://doi.org/10.1155/2014/185150
Li, H. F., Xie, X. H., Zheng, Y. F., Cong, Y., Zhou, F. Y., Qiu, K. J., Wang, X., Chen, S. H., Huang, L., Tian, L., & Qin, L. (2015). Development of biodegradable Zn-1X binary alloys with nutrient alloying elements Mg, Ca and Sr. Scientific Reports, 5(1), 10719. https://doi.org/10.1038/srep10719
Li, H., Zheng, Y., & Qin, L. (2014). Progress of biodegradable metals. Progress in Natural Science: Materials International, 24(5), 414–422. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2014.08.014
Ma, J., Zhao, N., & Zhu, D. (2015). Endothelial Cellular Responses to Biodegradable Metal Zinc. ACS Biomaterials Science and Engineering, 1(11), 1174–1182. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.5b00319
Mostaed, E., Sikora-Jasinska, M., Mostaed, A., Loffredo, S., Demir, A. G., Previtali, B., Mantovani, D., Beanland, R., & Vedani, M. (2016). Novel Zn-based alloys for biodegradable stent applications: Design, development and in vitro degradation. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 60, 581–602. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2016.03.018
Murni, N. S., Dambatta, M. S., Yeap, S. K., Froemming, G. R. A., & Hermawan, H. (2015). Cytotoxicity evaluation of biodegradable Zn-3Mg alloy toward normal human osteoblast cells. Materials Science and Engineering C, 49, 560–566. https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.01.056
Noorisa, R., Apriliwati, D., Aziz, A., & Bayusentono, S. (2019). the Characteristic of Patients With Femoral Fracture in Department of Orthopaedic and Traumatology Rsud Dr. Soetomo Surabaya 2013 – 2016. (JOINTS) Journal Orthopaedi and Traumatology Surabaya, 6(1), 1. https://doi.org/10.20473/joints.v6i1.2017.1-11
Nurfitri Rahmi Sari, Nizwardi Jalinus, Rheda Pratama, & Andril Arafat. (2019). Analisa Kekerasan Dan Struktur Mikro Paduan Seng (Zn) Biodegradeable Untuk Aplikasi Implan Biomedis. Journal Of Multidicsiplinary Research and Development, 966–966.
Peuster, M., Hesse, C., Schloo, T., Fink, C., Beerbaum, P., & von Schnakenburg, C. (2006). Long-term biocompatibility of a corrodible peripheral iron stent in the porcine descending aorta. Biomaterials, 27(28), 4955–4962. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.05.029
Vojtěch, D., Kubásek, J., Šerák, J., & Novák, P. (2011). Mechanical and corrosion properties of newly developed biodegradable Zn-based alloys for bone fixation. Acta Biomaterialia, 7(9), 3515–3522. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2011.05.008
Submitted
Copyright (c) 2023 Jurnal Vokasi Mekanika
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.svg_.png)
