Ultrahochmolekulares Polyethylen
Weihong Jin, Paul K. Chu, inEnzyklopädie der biomedizinischen Technik, 2019
UHMWPEist eine LinearePolyolefinmit einer Wiederholungseinheit von − CH2CH2 −.UHMWPE in medizinischer Qualität hat lange Ketten mit amolekulare Massevon 2 × 106–6 × 106 g mol− 1 und ist ateilkristallines Polymermit einer Reihe geordneter Regionen, eingebettet in eine Unordnungamorphe Phase(Turell und Bellare, 2004).UHMWPE hat geringe Reibung, hohe Verschleißfestigkeit, gute Zähigkeit, hoheSchlagfestigkeit, hohe Beständigkeit gegen korrosive Chemikalien, ausgezeichnete Biokompatibilität und niedrige Kosten.
UHMWPE wurde klinisch eingesetztgemeinsam Implantateseit über 40 Jahren, insbesondere als Gelenkauskleidung bei totalen Hüftprothesen und Schienbeineinsatz bei totalen Knieprothesen.Im Jahr 1962 wurde UHMWPE erstmals als Hüftgelenkpfannenkomponente verwendet und hat sich zum vorherrschenden Material entwickeltLagermaterialienbei totalen Hüftprothesen seit den 1970er Jahren.Allerdings war der Verschleiß von UHMWPE im Kontakt mit härteren Bauteilen aus Metallen oder Keramik in den 1980er Jahren vor allem aufgrund der ständigen Neuorientierung der Polymerketten ein großes Problem in der Orthopädie.Der Verschleiß kann durch Ablagerungen verursacht werdenOsteolyseDies führt zu einer Lockerung der Implantate und einer Schwächung der Knochenstruktur.
In den späten 1990er Jahren gelang ein großer Durchbruch bei der Entwicklung von hochvernetztem UHMWPE.Die Vernetzung von UHMWPE wird häufig durch Radikalisierung der Seitenketten mit Strahlung wie z. B. umgesetztGammastrahlung,Elektronenstrahloder Chemikalien wie Peroxid zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit aufgrund der verminderten Beweglichkeit der Polymerketten nach der Vernetzung (Lewis, 2001).Zur Verbesserung derOxidationWiderstandsfähigkeit wird das vernetzte UHMWPE thermisch behandelt.Hochvernetztes UHMWPE wird erfolgreich als tragendes Material eingesetztGelenkeund wird zum Standard bei totalen Hüftprothesen.
Vor der Implantation werden orthopädische Implantate in der Regel durch Gammabestrahlung an der Umgebungsluft sterilisiert.Gammastrahlen induzieren durch Kettenspaltung die Bildung freier Radikale.Nach Gammabestrahlung können noch freie Radikale im Polymer vorhanden sein und während der Lagerung mit verfügbaren O-Spezies reagieren oder in vivo eine schädliche Oxidation von UHMWPE induzieren (Premnath et al., 1996).Obwohl hochvernetztes UHMWPE eine verbesserte Verschleißfestigkeit aufweist, sind andere Eigenschaften wie Duktilität,Bruchzähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit undZugfestigkeitkann durch Gammastrahlung beeinträchtigt werden (Lewis, 2001; Premnath et al., 1996).
Nichtionisierende Methoden wie die Sterilisation mit Ethylenoxidgas oderGasplasmaentstehen, und nach der Vernetzung wurden auch einige Stabilisierungsbehandlungen durchgeführt, um den zuvor erwähnten schädlichen Einfluss zu beseitigen (Kurtz et al., 1999).Das AntioxidansVitamin Ewird auch in vernetztes UHMWPE eingebaut, um die Oxidation durch Reaktion mit freien Radikalen zu unterdrücken (Bracco und Oral, 2011).
Es gibt noch keine klinische Vorgeschichte zu Gelenkersatzkomponenten, obwohl Vitamin E Sicherheit und Biokompatibilität aufweist.Daher sind für UHMWPE Methoden zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit ohne Beeinträchtigung anderer wesentlicher Eigenschaften von UHMWPE und eine langfristige klinische Anwendung erwünschtorthopädische Anwendungen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26.06.2023
