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Erschienen in: Die Orthopädie 12/2023

13.10.2023 | Leitthema

Chemische und physikalische Eigenschaften von PMMA-Knochenzementen

verfasst von: Christian Paul, Klaus-Dieter Kühn

Erschienen in: Die Orthopädie | Ausgabe 12/2023

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Zusammenfassung

Knochenzemente auf PMMA-Basis werden zur Verankerung künstlicher Gelenke eingesetzt. Die Zemente werden als Zweikomponentensysteme angeboten. Beim Anmischen entsteht durch radikalische Polymerisation ein flüssiger Teig, der mit fortschreitender Polymerisation unter Viskositätsanstieg vollständig zu einer festen Zementmatrix aushärtet. Die Polymerisation von MMA zu PMMA ist ein exothermer Prozess, es wird Energie in Form von Wärme frei. Nach Fixierung der Prothese und Aushärtung des Zementes füllt der Zement den Raum zwischen Prothese und Knochen aus. Mit dem Füllstoff PMMA entsteht eine starke kraft- und formschlüssige mechanische Verbindung. Die wesentlichen Eigenschaften der PMMA-Zemente werden durch die Pulverkomponente vorgegeben. In vivo nehmen die harten und spröden Knochenzemente Körperflüssigkeiten auf, werden elastischer und weicher. Eigenschaften der verschiedenen PMMA-Knochenzemente unterscheiden sich erheblich, obwohl die chemische Acrylatbasis identisch ist.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat American Society for Testing and Materials (ASTM) (2017) ASTM D 2990:2017, Prüfung des Kriechverhaltens von Kunststoffen unter Zug‑, Druck- und Biegebeanspruchung und Kriechbruch American Society for Testing and Materials (ASTM) (2017) ASTM D 2990:2017, Prüfung des Kriechverhaltens von Kunststoffen unter Zug‑, Druck- und Biegebeanspruchung und Kriechbruch
2.
Zurück zum Zitat Baker AS, Greenham LW (1988) Release of gentamicin from acrylic bone cement. Elution and diffusion studies. J Bone Joint Surg Am 70:1551–1557CrossRefPubMed Baker AS, Greenham LW (1988) Release of gentamicin from acrylic bone cement. Elution and diffusion studies. J Bone Joint Surg Am 70:1551–1557CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Bhatia MS (2000) Allergy to tartrazine in psychotropic drugs. J Clin Psychiatry 61(7):473–476CrossRefPubMed Bhatia MS (2000) Allergy to tartrazine in psychotropic drugs. J Clin Psychiatry 61(7):473–476CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat Boesch P, Harms H, Lintner F (1987) Zur Toxizität der Knochenzementbestandteile. In: Willert H‑G, Buchhorn G (Hrsg) Knochenzement: Aktuelle Probleme in der Chirurgie und Orthopädie. Knochenzement: Aktuelle Probleme in der Chirurgie und Orthopädie Boesch P, Harms H, Lintner F (1987) Zur Toxizität der Knochenzementbestandteile. In: Willert H‑G, Buchhorn G (Hrsg) Knochenzement: Aktuelle Probleme in der Chirurgie und Orthopädie. Knochenzement: Aktuelle Probleme in der Chirurgie und Orthopädie
7.
Zurück zum Zitat Buchholz HW, Engelbrecht H (1970) Über die Depotwirkung einiger Antibiotika bei Vermischung mit dem Kunstharz Palacos. Chirurg 41:511–515PubMed Buchholz HW, Engelbrecht H (1970) Über die Depotwirkung einiger Antibiotika bei Vermischung mit dem Kunstharz Palacos. Chirurg 41:511–515PubMed
8.
Zurück zum Zitat Buchhorn GH (Hrsg) (1994) Technical principles, design and safety of joint implants. Hogrefe & Huber, Seattle, S 49–53 Buchhorn GH (Hrsg) (1994) Technical principles, design and safety of joint implants. Hogrefe & Huber, Seattle, S 49–53
10.
Zurück zum Zitat Charnley J (1970) Acrylic cement in orthopaedic surgery. Livingstone, Edinburgh Charnley J (1970) Acrylic cement in orthopaedic surgery. Livingstone, Edinburgh
12.
Zurück zum Zitat Crout GMG, Corkill JA, James ML, Ling RSM (1979) Methylmethacrylate metabolism in man: the hydrolysis of methylmethacrylate to methacrylic acid during total hip replacement. Clin Orthop Relat Res 141:90–95 Crout GMG, Corkill JA, James ML, Ling RSM (1979) Methylmethacrylate metabolism in man: the hydrolysis of methylmethacrylate to methacrylic acid during total hip replacement. Clin Orthop Relat Res 141:90–95
13.
Zurück zum Zitat Smith DC, Bains MED (1955) Residual methyl methacrylate in the denture base and its relation to denture sore mouth. Br Dent J 98:55–58 Smith DC, Bains MED (1955) Residual methyl methacrylate in the denture base and its relation to denture sore mouth. Br Dent J 98:55–58
15.
Zurück zum Zitat Deb S (Hrsg) (2008) Orthopaedic bone cements. Elsevier, Cambridge. ISBN 978-1-84569-376‑3 Deb S (Hrsg) (2008) Orthopaedic bone cements. Elsevier, Cambridge. ISBN 978-1-84569-376‑3
17.
Zurück zum Zitat Eggert A, Seidel H, Ruhnke J (1977) Der Übertritt von Methylmethacrylat-Monomer in die Blutbahn des Menschen nach Hüftgelenksersatzoperationen. Arch Orthop Unfallchir 87:343–348CrossRefPubMed Eggert A, Seidel H, Ruhnke J (1977) Der Übertritt von Methylmethacrylat-Monomer in die Blutbahn des Menschen nach Hüftgelenksersatzoperationen. Arch Orthop Unfallchir 87:343–348CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Frommelt L (2004) Lokale Antibiotikatherapie. Weshalb lokale Antibiotika bei der Behandlung von Infektionen am Bewegungsapparat? In: Schnettler R, Steinau HU (Hrsg) Septische Knochenchirurgie. Thieme, Stuttgart, S 82–90 https://doi.org/10.1055/b-0034-56755. ISBN 3‑13-116981‑8CrossRef Frommelt L (2004) Lokale Antibiotikatherapie. Weshalb lokale Antibiotika bei der Behandlung von Infektionen am Bewegungsapparat? In: Schnettler R, Steinau HU (Hrsg) Septische Knochenchirurgie. Thieme, Stuttgart, S 82–90 https://​doi.​org/​10.​1055/​b-0034-56755. ISBN 3‑13-116981‑8CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Gilbert JL, Hasenwinkel JM, Wixson RL, Lautenschlager EP (2000) A theoretical and experimental analysis of polymerization shrinkage of bone cement: a potential major source of porosity. J Biomed Mater Res 52:210–218CrossRefPubMed Gilbert JL, Hasenwinkel JM, Wixson RL, Lautenschlager EP (2000) A theoretical and experimental analysis of polymerization shrinkage of bone cement: a potential major source of porosity. J Biomed Mater Res 52:210–218CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Haas SS, Brauer GM, Dickson G (1975) A characterization of polymethylmethacrylate bone cement. J Bone Joint Surg Am 57:380–391CrossRefPubMed Haas SS, Brauer GM, Dickson G (1975) A characterization of polymethylmethacrylate bone cement. J Bone Joint Surg Am 57:380–391CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Internationale Organisation für Normung (ISO) (2002) ISO 5833:2002-05, Chirurgische Implantate – Knochenzemente auf Basis von Acrylharz Internationale Organisation für Normung (ISO) (2002) ISO 5833:2002-05, Chirurgische Implantate – Knochenzemente auf Basis von Acrylharz
27.
Zurück zum Zitat Internationale Organisation für Normung (ISO) (2008) ISO 16402:2008, implants for surgery—acrylic resin cement—flexural fatigue testing of acrylic resin cements used in orthopaedics Internationale Organisation für Normung (ISO) (2008) ISO 16402:2008, implants for surgery—acrylic resin cement—flexural fatigue testing of acrylic resin cements used in orthopaedics
31.
Zurück zum Zitat Kühn K‑D (2000) Bone cements. Up-to-date comparison of physical and chemical properties of commercial materials, 1. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg. ISBN 3‑540-67207‑9 Kühn K‑D (2000) Bone cements. Up-to-date comparison of physical and chemical properties of commercial materials, 1. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg. ISBN 3‑540-67207‑9
32.
Zurück zum Zitat Kühn K‑D (2001) Knochenzemente für die Endoprothetik. Ein Aktueller Vergleich der physikalischen und chemischen Eigenschaften handelsüblicher PMMA-Zemente. Springer, Berlin, Heidelberg, New York. ISBN 3‑540-41182‑8 Kühn K‑D (2001) Knochenzemente für die Endoprothetik. Ein Aktueller Vergleich der physikalischen und chemischen Eigenschaften handelsüblicher PMMA-Zemente. Springer, Berlin, Heidelberg, New York. ISBN 3‑540-41182‑8
34.
Zurück zum Zitat Kühn K‑D, Ege W, Maurer H, Tuchscherer C, Gopp U (2001) Die Glasübergangstemperatur – Kenngröße zur Charakterisierung. Biomaterials 2(2):87–92 Kühn K‑D, Ege W, Maurer H, Tuchscherer C, Gopp U (2001) Die Glasübergangstemperatur – Kenngröße zur Charakterisierung. Biomaterials 2(2):87–92
37.
Zurück zum Zitat Kühn K‑D, Specht R, Ege W, Kock H‑J (2001) Mechanical properties of bone cements. In: Walenkamp G, Murray DW (Hrsg) Bone cements and cementing technique, 1. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg, S 27–41. ISBN 3‑540-41677‑3CrossRef Kühn K‑D, Specht R, Ege W, Kock H‑J (2001) Mechanical properties of bone cements. In: Walenkamp G, Murray DW (Hrsg) Bone cements and cementing technique, 1. Aufl. Springer, Berlin, Heidelberg, S 27–41. ISBN 3‑540-41677‑3CrossRef
41.
Zurück zum Zitat Lee A, Ling RSM, Wrighton JD (1973) Some properties of polymethylmethacrylate with reference to its use in orthopedic surgery. Clin Orthop Relat Res 95:281 Lee A, Ling RSM, Wrighton JD (1973) Some properties of polymethylmethacrylate with reference to its use in orthopedic surgery. Clin Orthop Relat Res 95:281
42.
Zurück zum Zitat Lewis G (1997) Properties of acrylic bone cement: state of the art review. J Biomed Mater Res 38:155–182CrossRefPubMed Lewis G (1997) Properties of acrylic bone cement: state of the art review. J Biomed Mater Res 38:155–182CrossRefPubMed
44.
Zurück zum Zitat Lu Z, McKellop H (1997) Effects of cement creep on stem subsidence and stresses in the cement mantle of a total hip replacement. J Biomed Mater Res 34:221–226CrossRefPubMed Lu Z, McKellop H (1997) Effects of cement creep on stem subsidence and stresses in the cement mantle of a total hip replacement. J Biomed Mater Res 34:221–226CrossRefPubMed
48.
Zurück zum Zitat Planck H (Hrsg) (1993) Kunststoffe und Elastomere in der Medizin. Kohlhammer, Stuttgart Planck H (Hrsg) (1993) Kunststoffe und Elastomere in der Medizin. Kohlhammer, Stuttgart
49.
Zurück zum Zitat Rudigier J, Grünert A (1978) Tierexperimentelle Untersuchungen zur Pathogenese intraoperativer Kreislauf- und Atmungsrektionen bei der Implantation sogenannter Knochenzemente in die Markhöhles eines Röhrenknochens. Archives of orthopaedic and traumatic surgery. Archiv für orthopädische und Unfall. Chirurgie 91:85–95. https://doi.org/10.1007/BF00378889CrossRef Rudigier J, Grünert A (1978) Tierexperimentelle Untersuchungen zur Pathogenese intraoperativer Kreislauf- und Atmungsrektionen bei der Implantation sogenannter Knochenzemente in die Markhöhles eines Röhrenknochens. Archives of orthopaedic and traumatic surgery. Archiv für orthopädische und Unfall. Chirurgie 91:85–95. https://​doi.​org/​10.​1007/​BF00378889CrossRef
51.
Zurück zum Zitat Schlag G, Schliep HJ, Dingeldein E, Grieben A, Ringsdorf W (1976) Sind intraoperative Kreislaufkomplikationen bei Alloarthroplastiken des Hüftgelenks durch Methylmethacrylat bedingt. Anaesthesist 25:60–67PubMed Schlag G, Schliep HJ, Dingeldein E, Grieben A, Ringsdorf W (1976) Sind intraoperative Kreislaufkomplikationen bei Alloarthroplastiken des Hüftgelenks durch Methylmethacrylat bedingt. Anaesthesist 25:60–67PubMed
52.
Zurück zum Zitat Soltész U, Schäfer R, Kühn K‑D (1998) Einfluß von Anmischbedingungen und Beimengungen auf das Ermüdungsverhalten von Knochenzementen, S 89–94 (1. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Biowerkstoffe“) Soltész U, Schäfer R, Kühn K‑D (1998) Einfluß von Anmischbedingungen und Beimengungen auf das Ermüdungsverhalten von Knochenzementen, S 89–94 (1. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Biowerkstoffe“)
59.
Zurück zum Zitat Wahlig H, Buchholz HW (1972) Experimentelle und klinische Untersuchungen zur Freisetzung von Gentamycin aus einem Knochenzement. Chirurg 43:441–445PubMed Wahlig H, Buchholz HW (1972) Experimentelle und klinische Untersuchungen zur Freisetzung von Gentamycin aus einem Knochenzement. Chirurg 43:441–445PubMed
63.
Zurück zum Zitat Willert H‑G, Buchhorn G (Hrsg) (1987) Knochenzement. Werkstoff, klin. Erfahrungen, Weiterentwicklungen. Aktuelle Probleme in Chirurgie und Orthopädie Bd. 31. Huber, Bern Willert H‑G, Buchhorn G (Hrsg) (1987) Knochenzement. Werkstoff, klin. Erfahrungen, Weiterentwicklungen. Aktuelle Probleme in Chirurgie und Orthopädie Bd. 31. Huber, Bern
Metadaten
Titel
Chemische und physikalische Eigenschaften von PMMA-Knochenzementen
verfasst von
Christian Paul
Klaus-Dieter Kühn
Publikationsdatum
13.10.2023
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Die Orthopädie / Ausgabe 12/2023
Print ISSN: 2731-7145
Elektronische ISSN: 2731-7153
DOI
https://doi.org/10.1007/s00132-023-04445-8

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