Ocena skłonności do starzenia polimerowego cementu kostnego

• Autorzy: Kolczyk E. , Balin A. , Kusz D. , Sobczyk K.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of susceptibility to ageing of the polymer surgical cement

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy badano wpływ starzenia na właściwości polimerowego cementu kostnego. Proces starzenia cementu kostnego realizowano poprzez zastosowanie naświetlania promieniami rentgenowskimi oraz moczenia w roztworze Ringera. Przeprowadzono badania statycznego ściskania i zginania zgodnie z wymogami normy ISO 5833 oraz badania zmęczeniowe niskocyklowe. Na podstawie badań zmęczeniowych opracowano krzywe cyklicznego pełzania i charakterystykę dynamicznego modułu sprężystości. Po starzeniu cementu kostnego stwierdzono spadek wytrzymałości na zginanie odpowiednio po naświetlaniu promieniami rtg i moczeniu w roztworze Ringera o 23% i o 32% a modułu sprężystości na zginanie o 20% i o 21%. Wytrzymałość na ściskanie cementu kostnego po promieniowaniu rtg spadła o 4% a po moczeniu w roztworze Ringera wzrosła o 9%. Moduł sprężystości wzrósł o 7% po starzeniu w środowisku wodnym a po promieniowaniu rtg pozostał bez zmian. Zaobserwowano również wpływ starzenia na właściwości lepkosprężyste cementu kostnego po promieniowaniu rtg. Stwierdzono wzrost dynamicznego modułu sprężystości cementu kostnego oraz uzyskanie mniejszych odkształceń podczas pełzania.

EN

The paper describes the research into the influence of ageing on the properties of the polymer surgical cement. The process of ageing of the surgical cement was performed using X-ray radiation and soaking in Ringer’s solution. The studies of static compression and bending in compliance with ISO 5833 requirements and low-cycle fatigue tests were carried out. Based on the fatigue tests performed, the curves of cyclic creep were obtained and characteristics of dynamic elasticity modulus developed. After ageing of the surgical cement, a decrease of bending strength was identified after X-ray radiation and soaking in Ringer’s solution, by 23% and 32% respectively, while the modulus of bending elasticity by 20% and 21%. Compression strength of surgical cement after X-ray radiation decreased by 4%, and increased by 9% after soaking in Ringer’s solution. The modulus of compression elasticity increased by 7% after ageing in a wet environment, while after X-ray radiation it remained almost unchanged. Also, the influence of ageing on viscoelastic properties of surgical cement after X-ray radiation was observed. A decrease in the dynamic elasticity modulus of surgical cement was identified, while the deformations obtained during creep were smaller.

Słowa kluczowe

PL

cement kostny; starzenie; promieniowanie rtg; roztwór Ringera; zmęczenie niskocyklowe; właściwości lepkosprężyste

EN

surgical cement; ageing; X-ray radiation; Ringer’s solution; low-cycle fatigue; viscoelastic properties

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 13, no. 96-98
• Strony: 4--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kolczyk E.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Materiałów

autor

Balin A.

• Politechnika Śląska, Katedra Technologii Materiałów

autor

Kusz D.

• Śląski Uniwersytet Medyczny, Katedra i Klinika Ortopedii i Traumatologii Narządu Ruchu

autor

Sobczyk K.

• Szpital Miejski w Siemianowicach Śląskich

Bibliografia

• [1] Stolk J., Verdonschot N., Murphy B., Prendergast P., Huiskes R.: Finite element simulation of anisotropic damage accumulation and creep in acrylic bone cement. Engineering Fracture Mechanics 2004, 71:513-528.
• [2] Walker G., Daly C., Dunne N., Orr J.: Liquid monomer-powder particle interaction in acrylic bone cement. Chemical Engineering Journal 2008, 139: 498-494.
• [3] Graham J., Priutt L., Ries M., Gaundiah M.: Fracture and fatigue properties of acrylic bone cement. The Journal of Arthroplasty 2000, 15:1028-1035.
• [4] Dunne N., Orr J., Mushipe M., Eveleigh R.: The relationship between porosity and characteristic of bone cements. Biomaterials 2003, 24:239-245.
• [5] Żuchowska D.: Polimery konstrukcyjne. WNT, Warszawa 2000.
• [6] Norma ISO 5833: Implants for surgery – Acrylic resin cements, 2002.
• [7] Wang C., Pilliar R.: Fracture toughness of acrylic bone cements. Journal of Materials Science 1989, 24: 3725-3738.
• [8] Liu C., Green M., Watkins N., Baker D., McCaskie A.: Dynamic creep and mechanical characteristics of SmartSet GHV bone cement. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2005, 16: 153-160.
• [9] Kudoh H., Sasuga T., Saguchi T., Katsumura Y.: High energy ion irradiation effects on polymer materials: Proton irradiation effects on PMMA and GFRP. Polymer 1996, 37: 4663-4665.
• [10] Hughes K., Ries M., Pruitt L.: Structural degradation of acrylic bone cements due to in vivo and simulated aging. J. Biomed. Mater. Res. 2003, 65A: 26-135.
• [11] Tatro S., Baker G., Bisht K., Harmon J.: A MALDI, TGA, TG/MS, and DEA study of the irradiation effects on PMMA. Polymer 2003, 44: 167-176.
• [12] Lewis G.: Properties of acrylic bone cements: State of the Art. Review. J. Biomed. Mater. Res. 1997, 38: 155-182.