Benersättning och kiselsyrabikarbonat

Kiseldioxid förekommer naturligt i hav, växter och bergarter - inklusive större delen av jordskorpan - och i människor där det spelar en viktig roll för benens utveckling och underhåll.

Kiselkarbid massproducerades för första gången i industriell skala av Acheson 1891 och marknadsfördes under handelsnamnet Carborundum. Detta material är obrännbart och i allmänhet icke-reaktivt. Smälta alkalier och järnlösningar löser dock upp det.

Kiseldioxid

Kiseldioxid (SiO2) är en kemisk förening med formeln SiO2. Kiseldioxid förekommer oftast i form av kvartskristaller, men finns naturligt överallt från vattendrag och vattensamlingar till växter, djur, stenar och stränder - den utgör 95-97% av jordens stenmassa!

Förutsatt att det tas oralt är kvartsdamm i allmänhet inte giftigt; inandning av finfördelade partiklar kan dock öka risken för bronkit, lungcancer eller silikos på grund av att de fastnar i lungorna; dessutom ökar det risken för reumatoid artrit och lupus avsevärt.

Kiseldioxid av livsmedelskvalitet (amorf eller kolloidal) används ofta som klumpförebyggande medel för att förhindra att pulveriserade livsmedelsprodukter klumpar ihop sig. Kiseldioxid tillsätts också i kosttillskott på grund av dess absorberande, sönderdelande och glidande egenskaper.

Kiseldioxid (SiO2) är ett inert fast ämne som till utseende och sammansättning liknar talk och som endast löser sig i sura medier - inte i alkalilösningar eller alkoholer. Kiseldioxid tillhör familjen silikater och kan förekomma i olika kristallformer.

Kiseldioxid reagerar med alla halogener för att bilda kiseltetrahalider och med fluorvätesyra för att producera hexafluorkiselsyra, båda viktiga råvaror inom elektronik-, kemi- och läkemedelsindustrin. Kiseldioxid är också en viktig komponent vid glastillverkning; den används för att tillverka borosilikatglas, sodakalkglas och blyglas samt keramik, porslin, emalj, färgtillsatser, korrosionsinhibitorer, textilglasyrer, isolatorer. Kiseldioxid används också som keramiskt beläggningsmaterial på ytor av kopparlegeringar.

Livsmedelstillsatser

Livsmedelstillsatser finns i alla möjliga varianter; deras syfte är att effektivisera livsmedel från fabriker eller kök via lager och butiker och slutligen in i människors hem snabbare. Medan vissa, såsom mononatriumglutamat (MSG), kan orsaka negativa hälsoproblem i små mängder, kan andra, såsom kiseldioxid, anses vara säkra när de konsumeras som livsmedelstillsatser.

De flesta livsmedelstillsatser är syntetiskt framställda, men det finns även naturligt förekommande tillsatser. Livsmedelstillsatser fyller ett antal funktioner i livsmedelsproduktion och lagringsprocesser - de ger mer näringsämnen, är säkrare att lagra, håller utseendet tilltalande och ser till att bearbetade livsmedel förblir säkra under hela resan från fabriker och storkök till lager, butiker och restauranger.

Innan en tillsats får tillsättas i livsmedel måste våra forskare vid Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet (EFSA) och FAO/WHO:s gemensamma expertkommitté för tillsatser (JECFA) genomföra tester för att utvärdera dess säkerhet. När säkerheten har verifierats måste nationella bestämmelser tillåta att den implementeras i livsmedelsprodukter.

Tillsatser av livsmedelskvalitet måste anges med sitt E-nummer på livsmedelsetiketter och ingrediensförteckningar för att visa att de är godkända för användning. EFSA:s forskare granskar vissa tillsatser som JECFA funnit vara säkra för ytterligare granskning genom omvärdering. Intresserade företagare uppmanas att lämna in nya vetenskapliga bevis eller data och hjälpa till att omvärdera dessa ämnen.

Keramik

Keramik är slitstarka material som kan formas till olika former innan de värms upp till mycket höga temperaturer för bränning. Keramik kan användas som behållare, sköldar och komponenter i högteknologiska apparater innan de bränns vid mycket höga temperaturer för att bilda hårda kroppar med fasta egenskaper. De huvudsakliga användningsområdena är behållare, sköldar och komponenter i högteknologiska apparater; benersättningsmaterial; tandimplantat. Råvarorna omfattar lera, kiseldioxid och fältspat som blandas till gröna kroppar innan de upphettas till extremt höga temperaturer i syrefria atmosfärer för att producera fasta kroppar från dess keramiska material som smälter samman till fasta kroppar gjorda av dess ingående material som skapar fasta kroppar från dess ingående komponenter; så småningom producerar fasta kroppar med fasta kroppar som bildas från dess keramiska material som smälter samman till fasta kroppar som bildas av små korn av ingående material som blir en fast kropp.

Kiselkarbid har den högsta hållfastheten vid höga temperaturer, vilket gör den lämplig för applikationer som mekaniska tätningar och pumpdelar. Dessutom är dess korrosionsbeständighet oöverträffad; dessutom överstiger dess slitstyrka den hos de flesta avancerade keramer som aluminiumoxid och zirkoniumoxid. Värmeledningsförmågan ligger mellan den hos andra avancerade keramer men är högre än hos aluminiumoxid och zirkoniumoxid.

Porös kiselkarbid (p-SiC) är ett avancerat material med hög specifik ytarea och porvolym men låg elektrisk ledningsförmåga i likström, vilket gör det till en attraktiv kandidat för användning inom nanoteknik på grund av dess unika morfologi och termiska expansionskoefficient.

Geleringsfrysningstekniken utvecklades nyligen för att producera p-SiC-keramik med jämnt inriktade mikrometerstora porer. Denna process innebär att råpulver dispergeras i vatten för att bilda en våt gel innan det fryses i kall etanol och sublimeras utan krympning av grönkroppen för att erhålla keramik med hög porositet (87%) och enhetliga porstrukturer.

Ersättning av ben

Vid behov av benersättning efter fraktur eller trauma krävs ingrepp som transplantationskirurgi. Traditionella allografts eller autografts kommer från allogena eller autogena källor; alternativt finns det syntetiska bentransplantat som är mycket enklare och inte orsakar ett antigeniskt svar, samt anpassas till alla tänkbara applikationer. I båda fallen måste det också främja ny benbildning i de områden där det placeras genom att vara osteokonduktivt - uppmuntra nytt ben att bildas där det placeras.

Bioaktivt SiC har visat sig mycket lovande som benersättningsmaterial. Dess porösa struktur speglar det mänskliga benet, samtidigt som det har utmärkta mekaniska egenskaper. Mikrostrukturen skapas genom infiltration av smält Si i kolmallar som erhålls genom kontrollerad pyrolys av trä, vilket skapar biomorf kiselkarbid (BSC). Med tillgängliga porositeter på 30% till 70% producerar denna process biomorf kiselkarbid (BSC).

BSC har en hög syrehalt, vilket gör det gynnsamt för bencellstillväxt. Dessutom gör dess 3D-struktur och utmärkta biokompatibilitet materialet lämpligt för stimulering av proliferation av mänskliga osteoblaster och proliferationstester. BSC-materialet finns antingen som skum eller keramisk beläggning och har visat sig stimulera primär proliferation av humana osteoblaster på ett sätt som är jämförbart med porös hydroxiapatitkeramik. Nedbrytning och bildning koordineras dock inte på rätt sätt och stimulering av osteoklastogena tillväxtfaktorer skulle kunna vara ett sätt att åtgärda detta missförhållande.