Pengaruh pelumasan terhadap sifat keausan die drawn ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) gur 1120 dan cobalt chrome (CoCr) alloy yang diimplantasi ion berbasis nitrogen untuk aplikasi sendi lutut tiruan

KRISTIANTA, Franciscus Xaverius, Ir. Rini Dharmastiti, M.Sc., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Material komponen femoral dan tibial pada sendi lutut tiruan dikategorikan sebagai biomaterial. Sehingga material ini harus memiliki wear resistance yang cukup besar. Biasanya material dibuat dari paduan titanium, Austenistic Stainless Steel dan paduan cobalt termasuk diantaranya adalah Cobalt Chrome Alloy. Sedangkan material bantalan (bearing) dibuat dari polimer UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene). Sifat keausan Die drawn UHMWPE GUR 1120 lebih rendah 25% dibandingkan dengan UHMWPE original ketika diuji keausannya terhadap Cobalt Chrome Alloy. Studi ini untuk mengetahui pengaruh pelumasan terhadap sifat keausan Die Drawn UHMWPE GUR 1120 yang dilakukan pengujian gesekan dengan Cobalt Chrome Alloy yang diimplantasi ion Nitrogen. Pengujian keausan pasangan material Die drawn UHMWPE GUR 1120 dan Cobalt Chrome Alloy dilakukan dengan menggunakan cairan pelumasan bovine calf serum. Bovine ini dikondisikan sama dengan synovial fluids pada sendi lutut manusia. Proses implantasi ion pada Cobalt Chrome alloy dengan energi penyinaran 100 keV selama 90 menit dan dosis ion 1,86E17 ion/cm2. Pengujian keausan dengan metode Pin on Plate Unidirectional Reciprocating Movement. Beban terpasang 180 N, kecepatan langkah 116.5 mm/det dan panjang langkah 25 mm, jarak tempuh pengujian sampai dengan 35 kilometer. Hasil pengujian keausan diperoleh besar Faktor keausan Die Drawn UHMWPE GUR 1120 dengan penggunaan 4 jenis cairan pelumasan berturut-turut : 3,47E-7 mm3/Nm pada 25% bovine serum 75% air destilasi, 5,23E-7 mm3/Nm pada bovine serum konsentrasi protein 30 g/l (serum dan air destilasi), 2,02E-7 mm3/Nm pada bovine serum konsentrasi protein 19.3 g/l (dengan penambahan Sodium Chlorida pada air destilasi) dan 2,02E-7 mm3/Nm pada bovine serum albumin (BSA) 30 g/l. Pengaruh pelumasan bovine serum terhadap sifat keausan Die Drawn UHMWPE GUR 1120 terhadap CoCr Alloy yang diimplantasi ion Nitrogen pada batasan (20 - 30) gram/liter konsentrasi protein, menunjukkan bahwa dengan kenaikan konsentrasi protein akan menurunkan faktor keausan.

The femoral and tibial on knee joint prostheses materials categorized as biomaterials. This materials must be have good wear resistance. The material usually made from titanium alloy, austenistic stainless steel and cobalt alloy, cobalt chrome alloy was categorized. The tibial bearing materials made from polymer material as ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE). Wear behaviour of die drawn UHMWPE GUR 1120 decreased to 25% compared original UHMWPE when wear tested its by cobalt chrome alloy. This study desccribed of effect lubrication on wear behaviour of die drawn UHMWPE GUR 1120 and cobalt chrome alloy be implanted by Nitrogens Ion. The couple of die drawn UHMWPE GUR 1120 and cobalt chrome alloy wears tested with lubrication usage of bovine calf serum. It was conditioned of synovial fluids at a human knee joints. The Ion Implantation process of cobalt chrome alloy by irradiation dissociation energy of 100 keVs during 90 minutes and ion dossage of 1.86E17 ion/cm2. Usage some lubricant types, the bovine serum with various protein mass concentration. The wear tested by pin-on-plate unidirectional reciprocating movement. Payload is attached on 180 Newtons, speeds on 116.5 mm/s, stroke on 25 mm and sliding distance on 35 kilometres. The wear factor of die drawn UHMWPE GUR 1120 tested on vary lubricant successively by; 3.47E-7 mm3/Nm on 25% bovine 75% destilled water, 5.23E-7 mm3/Nm on 30 g/l protein mass concentration, 2.02E-7 mm3/Nm on 19.3 g/l protein mass concentration (additive by Sodium Chloride on destilled water) and 2.02E-7 mm3/Nm on 30 g/l bovine serum albumin (BSA). The effect of lubrication on wear behaviour of die drawn UHMWPE GUR 1120 and CoCr alloy was implanted by Nitrogens ion indicated with increased protein mass concentration to be reduced the wear factors on range of 20 to 30 g/l protein mass concentration.

Kata Kunci : Die Drawn UHMWPE, CoCr Alloy, Implantasi ion N2, bovine serum, N2 implanted ion