Polimerowe i kompozytowe cementy kostne oraz materiały pokrewne. Cz. I. Klasyczne cementy metakrylanowe i ich modyfikacja

Łukaszczyk, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Polimerowe i kompozytowe cementy kostne oraz materiały pokrewne. Cz. I. Klasyczne cementy metakrylanowe i ich modyfikacja

Autorzy

Łukaszczyk J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

https://ichp.vot.pl/index.php/p

Identyfikatory

Warianty tytułu

Polymeric and composite bone cements and related materials. Part I. Classical methacrylic cements and their modifications

Języki publikacji

Abstrakty

Artykuł przeglądowy (76 poz. lit.) poświęcony klasycznym metakrylanowym cementom kostnym oraz rozwiązaniom mającym na celu uzyskanie maksymalnej trwałości materiału utwardzonego, minimalizację konieczności wykonania operacji rewizyjnej po wymianie stawu, jak również uzyskanie przydatności tego typu materiałów w innych przypadkach ortopedycznych. Omówiono skład i wymagania stawiane cementom kostnym, porównano właściwości mechaniczne tkanek twardych i materiałów stosowanych w ortopedii, a także scharakteryzowano problemy związane ze stosowaniem cementów metakrylanowych. Przedstawiono różne rozwiązania mające na celu poprawienie właściwości użytkowych materiałów typu cementów kostnych oraz dostosowanie ich do celów innych niż artroplastyka. Rozwiązania sprowadzają się do modyfikacji procedury aplikacyjnej, modyfikacji fizycznej - np. wprowadzenie wypełniaczy włóknistych bądź zmiana składu granulometrycznego lub udziałów składnika ciekłego i proszkowego - oraz różnych modyfikacji chemicznych polegających na zmianie składu chemicznego cementu. Modyfikację chemiczną realizowano w wyniku wprowadzenia zamiast klasycznego układu inicjującego nadtlenek benzoilu-dimetylotoluidyna innych układów inicjujących, zastąpienia w składniku proszkowym PMMA innymi polimerami oraz zastąpienia całości lub części metakrylanu metylu w składniku ciekłym cementu innymi monomerami, mianowicie wyższymi metakrylanami, metakrylanami z grupami funkcyjnymi, w tym hydroksyalkilowymi, oraz dimetakrylanami alifatycznymi i aromatycznymi, np. znanym z kompozytowych wypełnień dentystycznych 2,2'--bis[4-(2-hydroksy-3-metakryloiloksypropoksy)fenylolpropanem (bis-GMA).

A review (76 references) of the classical methacrylic osseous cements and the solutions aimed to maximize the durability of cured materials, to minimize the necessity of hip arthroplasty revision as well as to find of such materials usefulness in the other orthopedic cases, was done. The compositions and requirements concerning the bone cements have been discussed (Table 1). Mechanical properties of rigid tissues and the materials used in orthopedics (Table 2) have been compared. The problems related to methacrylic cements' use were presented. Various ideas focused on the improvement of application properties of the bone cements' type materials as well as on their readjustments to the other than arthroplasty aims were presented. The solutions based on the modification of application procedure, physical modification - e.g. introduction of fibrous fillers, changes of granu-lometric composition or liquid or powder component parts - or chemical modifications based on the cement chemical composition change. Chemical modification was realized by replacing of the classical initiation system: benzoyl peroxide - dimethyltoluidine with another initiation systems, replacing of PMMA, in powder component, with another polymers as well as total or partial replacing of methyl methacrylate in a liquid part of cement with another monomers (Table 3). These monomers are chosen from higher methacrylates, methacrylates with functional groups including hydroxyalkyl ones, and aliphatic or aromatic dimethacrylates e.g. 2,2'-bis[4-(2-hydroxy-3-methacryloiloxypropoxy) phenyl] propane (bis-GMA), known from composite dental fillings.

Słowa kluczowe

cementy kostne poli(metakrylan metylu) charakterystyka użytkowa modyfikacja fizyczna modyfikacja chemiczna

bone cements poly(methyl methacrylate) use properties physical modification chemical modification

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czasopismo

Polimery

Rocznik

2004

Tom

T. 49, nr 2

Strony

79--88

Opis fizyczny

Bibliogr. 76 poz., tab.

Twórcy

autor

Łukaszczyk J.

Politechnika Śląska, Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów, ul. M. Strzody 9, 44-100 Gliwice

Bibliografia

[1] Charnley J.: j. Bone joint Surg. 1960, 42B, 28.
[2] Williams D. F.: "Biofunctionality and Biocompatibility", w pracy zbiorowej: ,)v!aterials Science and Technology" (red. Cahn R. W., Haasen P., Kramer E. J.), t. 14, "Medical and Dental Materials", VCH, Weinheim 1992.
[3] Silver F, Doillon C: "Biocompatibility. Interactions of Biological and Implantable Materials" , t. 1, ,,Polymers", VCH, Nowy Jork 1989.
[4] Strona web firmy Stryker Howmedica Osteonics: http://www.howmedica.com/simplex_us/ , akces 08.05.2002.
[5] Ramakrishna S., Mayer J., Wintermantel E., Leong K.W.: Composiies Sci. Technol 2001, 61, 1189.
[6] Strona web firmy Orthovita: http://www.orthovita.com/products. akces 31.01.03.
[7] Lewis G., Nyman J. S.: j. Biomed. Mater. Res. 2000, 53, 748.
[8] Dernian H. w., McDermott K: Biomaterials 1998, 19, 1607.
[9] ISO 5833, ,,Implants for surgery - Acrylic resin cements", 1992.
[10] Lewis G., Mladsi S.: Biomaterials 1998, 19, 117.
[11] Krause w., Mathis R. S.: J. Biomed. Mater. Res.: Applied Biomaterials 1988, 22 (AU, 37.
[12] Topoleski L. T D., Ducheyne P., Cuckler J. M.: j. Biomed. Ma ter. Res. 1990,24, 135.
[13] James S. P, Jasty M., Davies J., Pichler H., Harris W. H.: ibid. 1992,26,651.
[14] de Wijn J. R., Driessens F C M., Sloof T. J. J. H.: f. Biomed. Mater. Res. Symp. 1975,6,99.
[15] Whiteside E.: Clinical Orthopedics 1989, 247,138.
[16] Anseth KS., Shastri V R.: Nature Biotechnol. 1999,2, 156.
[17] Atanasiou K A., Zhu C F, Lanctot D. R., Agraval C M., Wang X.: Tissue Eng. 2000, 6, 361.
[18] Van Krevelen D. W.: "Properties of Polyrners", Elsevier, Amsterdam 1997.
[19] Kohn D. H., Oucheyne P: "Materials for Bone and Joint Replacernent", w: [2]
[20] Strona web firmy BIOMED Merck: http/ Iwww.bonecement.com/ products, akces 31.01.2003.
[21] Lewis G., Janna S., Caroll M.: Biomaterials 2003, 24, 1111.
[22] He S., Scott Ch., De Luise M., Edwardds B., Higham P: ibid. 2003,24,235.
[23] Fritsch E. vs: j. Biomed. Mater. Res. 1996,31,451.
[24] Lewis G.: ibid. 1997, 38, 155.
[25] Lewis G.: BiD-Med. Mater. Eng. 1999,9, 197.
[26] Harper E. L Bonfield ve.. j. Biomed. Ma ter. Res. 2000,53,605.
[27] Callaghan L Albright J., Goetz D. D., Olejniczak J. P, Johnston R. C: J. Bone joint Surg. 2000, 82-A, 487.
[28] Havelin 1. L, Espehaug B., Vollset S. E., Enges A., Lars B.: ibid. 1995, 77-A, 1543.
[29] Dunne N. J., Orr J. F, Mushipe M. T, Eveleigh R. J.: Biomaterials 2003, 24, 239.
[30]l3urke D. w., Gates E. J., Harris W. H.: j. Bone joint Surg. 1984, 66, 1265.
[31] Wixson R. 1., Lautenschlager E. P, Novak M.: Trans. 31st Orthop. Res. Soc. 1985.
[32] de Wijn J. R., Sloof T.J. J. H., Driessens F C M.: Acta Orthop. Scand. 1975,46,38.
[33] Dunne N. J., Orr J. F: Biomaterials 2001, 22, 1819.
[34] Wang J. S., Toksvig L. S., Muller W. P., Franzen H.: j. Biomed. Ma ter. Res. 1996,33, 115.
[35] Geiger M. H., Keating E. M., Ritter M. A., Ginther J. A., Faris P. M., Medding J. B.: CIinicaI Orthopaedics ReIated Res. 2001, nr 382,258.
[36] Parks M. 1., Walsh H. A., Salvati E. A., Li S.: Clinical Orthop. ReI. Res. 1998, nr 355, 238.
[37] Hasenwinkel J. M., Lautenschlager E. P, Wixson R. 1., Gilbert J. L.: j. Biomed. Mater. Res. 1999, 47, 36.
[38] Haas S. S., Brauer G. M., Dickson G.: J. Bone joint Surg. 1975, 57, 380.
[39] Ginebra M. P, Gil F X., Pascual B., Goni L, Gurruaga M., Levenfeld B., Vasquez B., San Roman J.: J. Mater. Sci.- Mater. Med. 1996,7,375.
[40] Pascual B., Vasquez B.: BiomateriaIs 1996, 17,509.
[41] Ekstrand K, Ruyter L E., Wellendorf H.: J. Biomed. Mater. Res. 1987,21,1065.
[42] Taitsman J. P., Saha S.: J. Bone joint Surg. 1977, 59A, 419.
[43] Topoleski L. T D., Ducheyne P, Cuckler J. M.: J. Biomed. Mater. Res. 1990,24,135.
[44] Beaumont P. W. R., Young R. J.: J. Ma ter. Sci. 1977, 12, 1845.
[45] Pourdeyhimi B., Wagner H. D.: j. Biomed. Mater. Res. 1989,23,63.
[46] Pourdeyhimi B., Robinson IV, H. H., Schwartz P., Wagner H. D.: Ann. Biomed. Mater. Eng. 1986, 14, 277.
[47] Liu Y K, Park J. B., Njus G. O., Stienstra D.: J. Biomed. Mater. Res. 1987,21,247.
[48] Vazquez B., Elvira C, Levenfeld B. i in.: J. B iomed. Ma ter. Res. 1997, 34, 129.
[49] Liso P A., Vazquez B., Rebuelta M., Hernaez M. 1., Rotger R., San Roman J.: BiomateriaIs 1997, 18, 15.
[50] Vazquez B., San Roman J., Dcb S., Bonfield w.: j. Biomed. Mater. Res. 1998,43,131.
[51] Vazquez B., Levenfeld B., San Roman J.: Polipn. Intern. 1998,46,241.
[52] Morita S., Kawachi S., Yamamoto H., Shinomiya K, Nakaboshi N., Ishihara K: J. Biomed. Mater. Res. 1999, 48, 759.
[53] Revell P. A., Braden M., Freeman M. A. R.: Biomaterials 1998, 19, 1579.
[54] Hutcheon G. A., Messiou C, Wyre R. M., Davies M. C, Downes S.: Biomaleriale 2001, 22, 667.
[55] Weightman K J., Freernan M. A. R., Revell P A., Braden M., Albrektson B. E. F, Carlson L. V: J. Bone Joint Surg, 1987, 69B, 558.
[56] Borzacchicllo A., Ambrosio 1., Nicolas 1., Harper E. J., Tanner K E., Bonfield W.: j. MateriaIs Sci.- Mater. Med. 1998, 9, 835.
[57] Pascual B., Gurruchaga M., Ginebra M. P, Gil F J., Planell J. A., Vazquez B., San Roman L Goni I.: ibid. 1999,20,453.
[58] Migliaresi C, Capuaria P: ibid. 1990, 9, 141.
[59] Pascual B., Goni L, Gurruchaga M.: J. Biomed. Mater. Res. 1999,48,447.
[60] Pascual B., Gurruchaga M., Ginebra P, Gil F J., Planell J. A., Goni I.: Biomaterials 1999, 20, 465.
[61] Chen T, Kusy R. P: J. Biomed. Mater. Res. 1997,36,190.
[62] lshihara K, Nakabayashi N.: ibid. 1989, 23, 1475.
[63] Sakai T, Morita S., Shinomiya K., Watanabe A., Nakabayashi N., Ishihara K: ibid. 2000,52, 24.
[64] Sakai T, Morita S., Shinomiya K., Watanabe A., Nakabayashi N., Ishihara K: ibid. 2000, 52, 128.
[65] Morita S., Furuya K, Ishihara K, Nakabayashi N.: Biomaierials 1998, 19, 1601.
[66] Maniglia A. J., Nakabayashi N., Paparella M. M., Werning J. ve. American j. OtoIogy 1997, 18,322.
[67] Erbe E. M., Clineff T. D., Gualtieri G.: Eur. Spine j. 2001, 10, SI47-S152.
[68] Pomrink G. J., DiCicco M. P., Clineff T D., Erbe E. M.: BiomateriaIs 2003,24,1023.
[69] Muh E., Zimmermann J., Kneser U., Marquart J., Mulhaupt R, Stark B.: ibid. 2002, 23, 2849.
[70] Riggs P D., Braden M., Tilbrook D. A., Swai H., Clarke R. 1., Patel M. P: ibid. 1999, 20,435.
[71] Vainio J.: Arch.Orthop. Trauma Surg. 1978, 92, 169.
[72] Kawanabe K, Tamura L Yamarnuro T, Nakamura T, Kokubo T, Yoshihara S.: J. Appl. BiomateriaIs 1993, 4, 135.
[73] Yarnamuro T, Nakamura T, lida H., Kawanabe K, Matsuda Y, Ido K, Tarnura ]., Senaha v: Biomaterials 1998, 19, 1479.
[74] Anseth KS., Kline L. M., Walker T A., Anderson K J., Bowman C N.: Ivuicromoteculcs 1995,28,2491.
[75] Lowell L. G., Standburry J. w., Syrpes D. C, Bowman C N.: ibid. 1999,32,3913.
[76] Morgan D. R., Kalahangra S., Shobha H. K, Gunduz N., Stejskal E. O.: BiomateriaIs 2000, 21, 1897.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS2-0030-0069