Effect of electron-beam irradiation on structure of ultra high molecular weight polyethylene used in medical implants

• Autorzy: Sudoł M , Czaja K. , Cybo J. , Duda P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ napromieniania wiązką elektronów na strukturę polietylenu o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW) stosowanego do implantów medycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Effect of electron beam irradiation with a dose equivalent to that used in practice during radiation sterilization of endoprostheses (26 kGy) or twice higher (2 ź 26 kGy) on the change of UHMW-PE structure. UHMW-PE (trade name Chirulen 1120) is used for preparation of cups of hip endoprostheses. Structural changes of the polymer have been investigated using FT-IR method. Mainly the results of polymer oxidation (increase in the part of carbonyl groups of ketone, ester and perester types as well as of hydroxyl and vinyl groups) have been found. It was also found, using GPC method, that irradiation caused also partial degradation of macromolecules (reduction of molecular weight one order of magnitude) and crosslinking processes were favored by macroradicals formed (gel fraction part about 40 %, increase in melting temperature as well as in crystallinity degree).

PL

Określono wpływ napromieniania strumieniem elektronów dawką równoważną stosowanej w praktyce podczas sterylizaqi radiacyjnej endoprotez chirurgicznych (26 kGy) oraz dwukrotnie większą (2 ź 26 kGy) na zmianę struktury PE-UHMW o nazwie handlowej "Chirulen 1120" (tabela 1) służącego do otrzymywania panewek endoprotez biodrowych. Metodą FT-IR zbadano zmiany strukturalne polimeru, stwierdzając głównie występowanie skutków jego utlenienia (wzrost udziału grup karbonylowych typu ketonowego, estrowego i nadestrowego, grup hydroksylowych oraz winylowych) (rys. 1). Metodą GPC stwierdzono, że napromienianie powoduje także częściową degradację makrocząsteczek (zmniejszenie ciężaru cząsteczkowego o jeden rząd wielkości), a wytworzone makrorodniki sprzyjają procesom sieciowania (wynoszący ok. 40 % udział frakcji żelowej, wzrost temperatury topnienia i stopnia krystaliczności) (tabela 2).

Słowa kluczowe

EN

ultra-high molecular weight polyethylene; endoprostheses; electron beam sterilization; oxidation; degradation; crosslinking; crystallinity

PL

polietylen o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym; endoprotezy; sterylizacja wiązką elektronów; utlenianie; degradacja; sieciowanie; krystaliczność

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 49, nr 11-12
• Strony: 841--844
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Sudoł M

• Opole University, Institute of Chemistry, ul. Oleska 48, 45-052 Opole

autor

Czaja K.

• Opole University, Institute of Chemistry, ul. Oleska 48, 45-052 Opole

autor

Cybo J.

• University of Silesia, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec

autor

Duda P.

• University of Silesia, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec

Bibliografia

• 1. Jahan M. S., Wang C., Schwartz G., Davidson J. A: J. Biomed. Mater. Res. 1991,25,1005.
• 2. Buchanan F. J., White J. R., Sim B., Downes S.: J. Mat. Sci.: Mater. Med. 2001, 12,29.
• 3. Naheed N., Jahan M. S., Ridley M.: NucI. Instrum. Meth. B 2003, 208, 204.
• 4. Premnath v., Harris W. H., Jasty M., Merrill E. W.: Biomaterials 1996, 17, 1741.
• 5. Hamilton J. V., Schmidt M. B., Greer K w., Shah C. Radiat. Phys. Chem. 1998,52,283.
• 6. Singh A: Radiat. Phys. Chem. 1999,56,375.
• 7. Aydinli B., Tincer T.: Radiat. Phys. Chem. 2001,62,337.
• 8. O'Neill P., Birkinshaw c., Leahy J. J., Barklie R.: Polym. Degrad. Stabil. 1999,63,31.
• 9. Kowal J., Czajkowska B., Żmihorska-Gotfryd A., Otfinowski J., Więcek A, Wierzbicka A, Wojewoda J.: Polimery 2003, 48, 537.
• 10. Żenkiewicz M.: Polimery 2003, 48, 667.
• 11. Żenkiewicz M., Rauchfleisz M., Czupryńska J.: Radiat. Phys. Chem. 2003, 68, 799.
• 12. Czupryńska J.: Polimery 2002, 47, 8.
• 13. Liu L -c, Tsiang R. C. -C., NucI. Instr. Meth. B 2002, 197,228.
• 14. Żenkiewicz M.: Polimery 2003, 48, 66.
• 15. Żenkiewicz M., Rauchfleisz M., Czupryńska J.: Polimery 2003, 48, 343.
• 16. Żenkiewicz M.: Polimery 2004, 49, 94.
• 17. Duda P., Czaja K, Cybo J., Okraj ni J., Myalski J.: Chir. Narz. Ruchu Ortop. Pol. 2001,66,443.
• 18. Cybo J., Czaja K, Duda P., Sudoł M., Okrajni J.: Chir. Narz. Ruchu Ortop. Pol. 2002,67,301.
• 19. Streicher R. M.: Radiat. Phys. Chem. 1995,46,893.
• 20. Bruni P., Conti c., Corvi A, Rocchi M., Tosi G.: Vibrational Spectroscopy 2002, 29, 103 .
• 21. Aydinli B., Tincer T.: Radiat. Phys. Chem. 2001, 62, 337.
• 22. Hyun Kang P., Chang Nho Y.: Radial. Phys. Chem. 2001,60,79.
• 23. Taddei P., Affatato S., Fagnano c., Bordini B., Tinti A, Toni A: J. Mol. Struct. 2002, 613, 121.