Цэмент, які можна выкарыстоўваць у арганізме чалавека - касцяны цэмент

Касцяны цэмент - гэта звычайная назва касцявога цэменту і медыцынскі матэрыял, які выкарыстоўваецца ў артапедыі. З-за свайго вонкавага выгляду і фізічных уласцівасцяў, якія нагадваюць белы цэмент, які выкарыстоўваецца ў будаўніцтве і аздабленні пасля застывання, ён атрымаў такую ​​​​народную назву. У 1970-х гадах касцяны цэмент ужо выкарыстоўваўся для фіксацыі сустаўных пратэзаў, а таксама можа выкарыстоўвацца ў якасці матэрыялу для напаўнення і аднаўлення тканін у артапедыі і стаматалогіі.

Самым вялікім перавагай касцявога цэменту з'яўляецца яго хуткае зацвярдзенне, што дазваляе праводзіць раннія пасляаперацыйныя рэабілітацыйныя мерапрыемствы. Вядома, у касцявога цэменту ёсць і некаторыя недахопы, такія як часам высокі ціск у паражніны касцявога мозгу падчас запаўнення, што можа выклікаць трапленне кропель тлушчу ў крывяносныя пасудзіны і выклікаць эмбалію. Больш за тое, ён адрозніваецца ад чалавечых костак, і з часам штучныя суставы ўсё роўна могуць расхістацца. Такім чынам, даследаванне біяматэрыялаў касцявога цэменту заўсёды было гарачай тэмай, якая хвалюе даследчыкаў.

У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўванымі і даследаванымі касцянымі цэментамі з'яўляюцца касцяны цэмент з поліметылметакрылату (ПММА), касцяны цэмент з фасфату кальцыя і сульфат кальцыя.
Касцяны цэмент ПММА - гэта акрылавы палімер, які ўтвараецца шляхам змешвання вадкага манамера метылметакрылату і дынамічнага супалімера метылметакрылата стыролу з нізкім астаткам манамера, нізкай устойлівасцю да стомленасці і расколінам пад напругай, а таксама высокай трываласцю на разрыў і пластычнасцю. Касцяны цэмент з ПММА шырока выкарыстоўваецца ў галіне медыцынскай пластычнай хірургіі і прымяняецца ў стаматалогіі, аднаўленні чэрапа і іншых галінах костак яшчэ ў 1940-х гадах. Акрылатны касцяны цэмент выкарыстоўваецца ў хірургіі тканак чалавека і прымяняецца ў сотнях тысяч клінічных выпадкаў як у краіне, так і за мяжой.

Цвёрдая фаза касцявога цэменту ПММА - гэта, як правіла, часткова полімерызаваны прэпалімер ПММА, а вадкая фаза - гэта манамер ММА з даданнем некаторых ініцыятараў полімерызацыі і стабілізатараў. Калі цвёрдафазны прэпалімер ПММА змешваецца з вадкасным манамерам ММА, неадкладна адбываецца рэакцыя супалімерызацыі палімера, каб дасягнуць зацвярдзення касцявога цэменту. Аднак падчас гэтага працэсу застывання вылучаецца вялікая колькасць цяпла, якое можа выклікаць тэрмічнае пашкоджанне навакольных тканін, што прыводзіць да запалення і нават некрозу тканін. Такім чынам, тэрмінова неабходны дадатковыя даследаванні, каб палепшыць якасць касцявога цэменту з поліметылметакрылату і паменшыць або ліквідаваць пабочныя эфекты касцявога цэменту з ПММА.

Фасфат кальцыя ўжываецца ў аднаўленні костак дзякуючы сваёй выдатнай биосовместимости і здольнасці да рэгенерацыі костак. Клінічна яго часта выкарыстоўваюць у якасці ін'екцыйнага матэрыялу для запаўнення касцяных шчылін і паляпшэння апаратнай фіксацыі ў хірургіі пераломаў. Склад касцявога цэменту з фасфату кальцыя падобны на мінералы чалавечых костак, якія могуць быць паглынуты і спрыяць росту ўнутр і рэканструкцыі натуральных костак. Механізм зацвярдзення фасфатнага кальцыя касцявога цэменту - гэта рэакцыя асаджэння, гідратацыі, растварэння. Кантралюючы значэнне рн рэакцыйнага працэсу, гідраксіапатыт (ГА) можа выпадаць у асадак у дыяпазоне рн 4,2-11. На пачатковай стадыі выпрацоўка ГК у асноўным кантралюецца павярхоўнымі рэакцыямі, а ГК, якая ўтвараецца паміж часціцамі і на паверхні часціц, умацоўвае сувязі паміж часціцамі. Чым вышэй утрыманне крышталяў ГК, тым больш кропак кантакту, адпаведна павялічваецца і трываласць на сціск. На больш позняй стадыі рэакцыі гідратацыі паверхня часціц пакрываецца пластом ГК, і рэакцыя гідратацыі фасфатнага кальцыя касцявога цэменту становіцца кантраляванай дыфузіяй праз рэакцыю гідратацыі. Пры бесперапыннай рэакцыі гідратацыі ўтвараецца ўсё больш і больш часціц ГК, а атрыманыя крышталі ГК растуць. Прадукты гідратацыі паступова запаўняюць прастору вады, якая ўдзельнічае ў рэакцыі, так што прастора, раней занятая вадой, падзелена крышталямі ГК на няправільныя капілярныя пары.

Поры геля павялічваюцца, а памер часу пастаянна памяншаецца. Крышталі HA размешчаны ў шахматным парадку і перамыкаюцца, а трываласць сувязі паміж часціцамі павялічваецца. Матэрыял касцявога цэменту зацвярдзеў у цвёрдую кіпрую структуру з вялікай колькасцю пор, што дэманструе макратрываласць да отвержденія.

У клінічнай практыцы траўматычныя лопнутыя пераломы пазванкоў маюць асаблівы механізм пашкоджання і звычайна ўзнікаюць у маладых людзей, якія валодаюць больш моцнай здольнасцю да аднаўлення костак. Для лячэння такіх пераломаў можна эфектыўна выкарыстоўваць кальцый-фасфатны касцяны цэмент. Між тым, касцяны цэмент з фасфату кальцыя таксама з'яўляецца эфектыўным заменнікам косткі пры аперацыі па рэзекцыі дабраякаснай пухліны косткі. Аднак з-за доўгага часу застывання і адносна нізкага цеплавыдзялення ў працэсе зацвярдзення касцяны цэмент з фасфату кальцыя мае адносна слабую адгезію і трываласць і схільны да распаду з косці. Такім чынам, даследаванні касцявога цэменту з фасфату кальцыя ўсё яшчэ працягваюцца.

Сульфат кальцыя з'яўляецца самым простым альтэрнатыўным матэрыялам для аднаўлення костак і выкарыстоўваецца ў матэрыялах для аднаўлення костак больш за 100 гадоў з самай доўгай гісторыяй клінічнага прымянення. Сульфат кальцыя мае добрую пераноснасць чалавекам, здольнасць да біяраскладання і касцяную праводнасць, што робіць яго важным альтэрнатыўным матэрыялам для аўталагічнай трансплантацыі костак у ранніх даследаваннях. Асноўнай цвёрдай фазай касцявога цэменту з сульфату кальцыя з'яўляецца бязводны парашок сульфату кальцыя, а вадкай фазай з'яўляецца фізіялагічны раствор і іншыя водныя растворы. Калі цвёрдая і вадкая фазы змешваюцца, сульфат кальцыя падвяргаецца рэакцыі гідратацыі, ствараючы ігольчастыя вусы дигидрата сульфату кальцыя, якія перамыкаюцца і складаюцца адзін з адным, такім чынам застываючы ў кучу пэўнай формы і трываласці. Аднак з-за нізкай біялагічнай актыўнасці сульфат кальцыя касцяны цэмент не можа ўтвараць хімічныя сувязі паміж трансплантантамі сульфату кальцыя і касцяной тканінай і хутка разбураецца. Касцяны цэмент з сульфату кальцыя можа цалкам рассмоктвацца на працягу шасці тыдняў пасля імплантацыі, і гэтая хуткая дэградацыя не адпавядае працэсу фарміравання касцяной тканіны. Такім чынам, у параўнанні з кальцый-фасфатным касцяным цэментам, распрацоўка і клінічнае прымяненне кальцый-сульфатнага касцявога цэменту адносна абмежаваныя.

Акрамя таго, многія даследаванні паказалі, што невялікія арганічныя малекулы, біяраскладальныя палімеры, вавёркі, поліцукрыды, неарганічныя малекулы, біякераміка і біяшкло могуць эфектыўна палепшыць характарыстыкі касцявога цэменту, забяспечваючы інавацыйныя ідэі для новых тыпаў касцявога цэменту.
Такім чынам, касцяны цэмент можа адыгрываць значную ролю ў клінічнай стаматалогіі і артапедыі і, як чакаецца, стане ідэальным носьбітам лекаў і касцяным заменнікам для шкілетнай сістэмы.

Мяркуецца, што з бесперапыннымі інавацыямі і развіццём навукі, тэхналогій і матэрыялаў у будучыні будзе распрацавана больш якасных касцяных цэментавых матэрыялаў, такіх як высокатрывалыя, ін'екцыйныя, водатрывалыя і хуткасхопліваючыя. Прымяненне касцявога цэменту ў клінічнай практыцы будзе набываць усё большае распаўсюджванне, а яго значэнне будзе расці.