تعداد صفحات: ۴۱ | قابل ویرایش
مقدمه
دراین تحقیق برخی مقالات که از سال ۱۹۹۶ به بعد در ارتباط با سیمان های استخوان مختلف ارائه شده است مورد بررسی قرار گرفته اند.
به طور کلی چهار نوع سیمان استخوان برای کاربردهای ارتوپدی و دندانپزشکی موجود است که دو تاپایه پلیمری و دوتای دیگر سرامیکی دارند که عبارتند از:
- سیمان های اکریلیکی یا سیمان های با پایه پلی متیل متاکریلات PMMA))
- سیمان های با پایه پلی پروپیل فومریت (PPF)
- سیمان های فسفات کلسیم (CPBCS)
- سیمان های گلاس یونومر (glass inomer)
هر کدام از این چهار نوع سیمان خود دارای ترکیبات و فرمولاسیونهای متفاوت بوده که هر کدام خواص مختلف با یکدیگر دارند.
سیمان استخوان PMMA برای کاربردهای کلینیکی وبه منظور اطمینان از تثبیت عضو مصنوعی مفصل در تعویض مفصل ران و زانو مصرف شده است. سیمان استخوان در اصل از پودر پلی متیل متاکریلات و مایع مونومرمتیل متاکریلات تهیه می شود.
خواص مکانیکی
در سال ۱۹۹۹۵، PASCUAL و همکارانش خواص مکانیکی سیمانهای اکریلیکی را با جایگزین کردن مقادیر مختلف منومر متیل متاکریلات (تا ۲۰ درصد) با اتوکسی تری اتیلن گلیکول مونومتاکریلات (TEG) اصلاح کردند.
خواص مکانیکی با انجام آزمایشات کششی و فشاری انجام شد. به خاطر هیدورفیل بودن واحدهای اتیلن گلیکول موجود در TEG، قبل از آزمایش به منظور شناخت اثر آب روی خواص مکانیکی نمونه ها در محلول نمک NaCl 90% در به مدت یک هفته غوطه ور شدند. مطابق شکل (۲) نمونه های متورم شده درجه هیدریداسیون تعادلی بر حسب درصد بین ۲/۱ تا ۵/۲ درصد را نشان دادند.
این پارامتر با ارتباط بین وزن جذب آب و وزن نمونه خیس شده در حال تعادل بر حسب درصد تعریف می شود. استحکام فشاری در تمام مواد، بالای MPA 70 است که کمترین مقدار مورد نیاز برای استاندارد ASTM است.
با افزایش TEG در فاز مایع مدول یانگ کاملاً کاهش یافت در حالی که استحکام ماکزیموم کششی با افزایش غلظت افزایش می یابد. و همچنین افزایش کرنش کل و کرنش پلاستیک با غلظت های متفاوت TEG صورت می گیرد.
تنها اثر قابل توجه نمونه های ذخیره شده در محلول نمکی افزایش کرنش کل است که مربوط به اثر دخول آب به سیمان می شود یعنی اینکه داکتیلیته سیمان اصلاح شده بهبود یافته است.
مطالعات تصویر برداری از شکست با میکروسکوپ الکترونی از سطوح شکست کششی سیمان استخوان رایج و سیمان استخوان اصلاح شده با TEG 20% به ترتیب در شکل های ۲۴ و ۲۵ نشان داده شده است.
تقویت سیمان PMMA و سیمان استخوان (Simplex – P)
نتایج مطالعات Topoleski و همکارانش نشان داد که هم سانتریفوژ کردن و هم تقویت با رشته Tiعمر خستگی سیمان استخوان را حدود پنج برابر افزایش می دهد. آنها پیشنهاد کردند که کاهش تخلخل با سانتریفوژ و تقویت سیمان ممکن است بطور مشترک عمل کرده و بهبود خستگی را باعث شود.
کاهش حفره اثر بیشتری روی مقاومت شروع ترک دارد و با تقویت با رشته یا ایجاد انحراف ترک انفصال -رشته زمینه، بیرون کشی رشته و شکست نرم رشته به عنوان مکانیزم جذب کننده انرژی این مقاومت همیشگی می شود.
Gilbera و همکارانش بهبود خواص مکانیکی PMMA خود تقویت شده را نسبت به سیمان استخوان PMMA یکدست و Simplex – P که در خلاء مخلوط شده مشاهده کردند. کامپوزیت PMMA خود تقویت شده از رشته های PMMA کشیده شده که به طور پیوسته به شبکه سیمانی PMMA اضافه شده است، تهیه شدند دو نوع سیمان خود تقویت شده با رشته های و تهیه شدند.
کرنش شکست برای سیمان های با رشته بیشرین بود. که این مقدار حدود سه برابر سیمان PMMA یکدست است. مدول خمشی برای مواد خود تقویت شده زیاد بهبود نیافت، اما داکتیلیته افزایش یافت.
تافنس شکست برای سیمان خود تقویت شده بیشتر است. آزمایشات خستگی خمشی آشکار کرد که مواد خود تقویت شده استحکام شکست بسیار بیشتر (حدود ۴ برابر) دارند.
اضافه کردن رشته،کامپوزیتی بوجود می آورد که مکانیزم آسیب دیدن آن گسترده وسیعی مانند انحراف ترک و بیرون آمدن رشته در مورد مواد همگن و یکپارچه وجود ندارد، دارد.
پارامترهای گیرش و زیست سازگاری
سیمان های اکریلیکی درحین پلیمریزاسیون گرمای زیادی تولید می کنند. و همچنین به علت وجود منومر متیل متاکریلات سمی هستند. در راستای رفع این عیوب در سال ۱۹۹۵، Tanzi و Sket خواص مکانیکی و دمای پلیمریزاسیون سیمان اکریلیکی را با جایگزین کردن مقادیر مختلف منومر متیل متاکریلات (تا ۲۰ درصد) با توکسی تری اتیلن گلیکول مونومتاکریلات (TEG) اصلاح کردند.
اضافه کردن TEG به سیمان به طور قابل توجهی ماکزیموم دمای پلیمریزاسیون را کاهش داده و زمان گیرش و زمان کارکردن را افزایش می دهد. شکل ۴۴ نمودارهای گرمازایی سیمان استخوان اصلاح شده با جایگزین کردن جزئی MMA توسط TEG را نشان می دهد.
افزودن TEG باعث کاهش پیک دما تا به ازای TEG 20% در فاز مایع می شود.عموماً پلیمریزاسیون منومرهای وینیلی رهایش گرمای مشابه با منومرهای اکریلیکی را دارند لذا کاهش پیک دمای پلیمریزاسیون سیمان استخوان اصلاح شده به سرعت کمتر پلیمریزاسیون TEG میتواند نسبت داده شود. به عبارت دیگر با افزایش TEG زمان گیرش تا حدود ۳ دقیقه افزایش می یابد.
این افزایش میتواند مطلوب باشد. زیرا باعث افزایش زمان کار کردن می شود. منومرهای باقیمانده در سیمان، تغییر زیادی در پیک دما نمی دهد. و در واقع نه تنها مقادیر پیک دما را کاهش می دهد بکله Tg را نیز کاهش می دهد.(۱۷)
در سال ۱۹۹۸، Jen – ming و همکارانش اثر اصلاح تری کلیسم فسفات (TCP) هیدروکسی اتیل متاکریلات (HEMA) و اتیلن گلیکول دی متا کریلات (EGDMA) را روی زمان و دمای حین کار سیمان های استخوان اکریلیکی را بررسی کردند.
با افزایش درصد TCP، دمای تجزیه سیمان افزایش یافت، اما در مورد HEMA و EGDMA چنین اثری مشاهده نشده است.
منابع
- مقدمه ای بر بیومتریال ها، دکتر جون بو پارک، دکتر رودریک اس لیکز، ترجمه مهندس محمد حسین فتحی و دکتر وجیه السادات مرتضوی.
- Khairoun I. , Boltong Mc.G ,et.al. , J.Master . Sci. Master. Med . 425-428:1998
- Takagi S. , chow L.C. , et. al . , Biomaterials , 1593 – 1599: 19: 1998
- Yamamotho H. , Boltong M.G , et. al .j. Mater . sci. Med . , 512 -519 : 9: 19998.
- Ginebra M.P . , Boltong M.G . , et . al. , j . Mater . Sci . Mater. Med . , 612- 616 : 6:1995.
- Andrian jatovo H. , Jost F. , et. At , J. Mater. Sci. Mater Med. , , 34-39 : 7: 1996.
- Blades C. , Moor D. P . , et . al. J . Mater. Sci. Mater. Med. , 701-706: 9 : 1998.
- Johal K.K m Gariag G. T . , et . al , J . Mater . Sci. Mater. Med . ,690-694: 6: 1995.
- Oevlin A. J. , Hatton P. V. , et. Al , j. Mater . Sci. Mater. Med . 337- 741:9: 1998.
