Sement sem hægt er að nota í mannslíkamann - beinsement

Beinsement er almennt notað heiti fyrir beinsement og er læknisfræðilegt efni sem notað er í bæklunarlækningum. Vegna útlits þess og eðliseiginleika sem líkjast hvítu sementi sem notað er í byggingu og skreytingu eftir storknun, hefur það svo vinsælt nafn. Á áttunda áratugnum var beinsement þegar notað til að festa gervilið í liðum og einnig er hægt að nota það sem vefjafyllingar- og viðgerðarefni í bæklunar- og tannlækningum.

Stærsti kosturinn við beinsement er hröð storknun þess, sem gerir ráð fyrir endurhæfingaraðgerðum snemma eftir aðgerð. Auðvitað hefur beinsement einnig nokkra galla, eins og einstaka sinnum háan þrýsting í beinmergsholinu við fyllingu, sem getur valdið því að fitudropar komast í æðar og valdið blóðsegarek. Þar að auki er það frábrugðið mannabeinum og með tímanum geta gervi liðir enn losnað. Þess vegna hafa rannsóknir á lífefnum beinsements alltaf verið áhyggjuefni fyrir vísindamenn.

Sem stendur er mest notaða og rannsakaða beinsementið pólýmetýlmetakrýlat (PMMA) beinsement, kalsíumfosfatbeinsement og kalsíumsúlfatbeinsement.
PMMA beinsement er akrýlfjölliða sem myndast með því að blanda fljótandi metýlmetakrýlat einliða og kraftmikilli metýlmetakrýlat stýren samfjölliða, með lágum einliða leifum, lítilli þreytuþol og streitusprunguþol, auk mikillar togstyrks og mýktar. PMMA beinsement hefur verið mikið notað á sviði læknisfræðilegra lýtalækninga og hefur verið notað í tannlækningum, höfuðkúpu og öðrum beinviðgerðarsviðum strax á fjórða áratugnum. Akrýlat beinsement hefur verið notað í vefjaskurðaðgerðir á mönnum og hefur verið notað í hundruð þúsunda klínískra tilfella bæði innanlands og erlendis.

Fasti fasi PMMA beinsements er yfirleitt að hluta fjölliðuð forfjölliða PMMA, og fljótandi fasinn er MMA einliða, með nokkrum fjölliðunar frumkvöðlum og stöðugleikaefnum bætt við. Þegar fastfasa forfjölliða PMMA er blandað saman við fljótandi fasa MMA einliða, á sér stað fjölliða samfjölliðu viðbrögð strax til að ná fram storknun beinsements. Hins vegar, við þetta storknunarferli, losnar mikið magn af hita, sem getur valdið hitaskemmdum á nærliggjandi vefjum, sem leiðir til bólgu og jafnvel vefjadreps. Þess vegna er brýn þörf á frekari rannsóknum til að bæta gæði pólýmetýlmetakrýlatbeinsements og draga úr eða útrýma aukaverkunum PMMA beinsements.

Kalsíumfosfat er notað við beinaviðgerðir vegna framúrskarandi lífsamrýmanleika þess og getu til að endurnýja beina. Klínískt er það oft notað sem inndælanlegt efni til að fylla í eyður í beinum og bæta vélbúnaðarfestingu í beinbrotaaðgerðum. Samsetning kalsíumfosfatbeinsements er svipuð steinefnum mannabeina, sem hægt er að endurupptaka og stuðla að innri vexti og endurgerð náttúrulegra beina. Storknunarbúnaður kalsíumfosfatbeinsements er upplausnarvökvunarútfellingarviðbrögð. Með því að stjórna pH gildi hvarfferlisins getur hýdroxýapatit (HA) fallið út innan pH-bilsins 4,2-11. Á upphafsstigi er myndun HA aðallega stjórnað af yfirborðsviðbrögðum og HA sem myndast á milli agna og á yfirborði agna styrkir tengslin milli agna. Því hærra sem innihald HA kristalla er, því fleiri snertipunktar eru og þrýstistyrkurinn eykst að sama skapi. Á seinna stigi vökvahvarfsins er yfirborð agnanna húðað með lagi af HA og vökvunarviðbrögð kalsíumfosfatbeinsements verða dreifingarstýrð í gegnum vökvunarviðbrögðin. Með stöðugu vökvunarviðbrögðum myndast fleiri og fleiri HA agnir og mynduðu HA kristallarnir vaxa. Vökvaafurðir fylla smám saman rýmið vatns sem tekur þátt í hvarfinu, þannig að rýminu sem áður var upptekið af vatni er skipt í óreglulegar háræðaholur með HA kristöllum.

Hlaupholurnar eru auknar og svitaholastærðin minnkar stöðugt. HA kristallarnir eru þrepaðir og brúaðir og bindistyrkur milli agna eykst. Beinsementsefnið er storknað í fasta porous uppbyggingu með miklum fjölda svitahola og sýnir þannig makró-herðingarstyrk.

Í klínískri framkvæmd hafa áverkabrot í hryggjarliðum sérstakan áverkakerfi og koma venjulega fram hjá ungu fólki sem hefur sterkari beinuppbyggingargetu. Kalsíumfosfat beinsement má nota á áhrifaríkan hátt til að meðhöndla slík beinbrot. Á sama tíma er kalsíumfosfat beinsement einnig áhrifarík bein staðgengill fyrir skurðaðgerð á góðkynja æxli í beinum. Hins vegar, vegna langs storknunartíma og tiltölulega lítillar hitalosunar meðan á storknun stendur, hefur kalsíumfosfatbeinsement tiltölulega lélega viðloðun og styrk og er hætt við að sundrast úr beinum. Þess vegna eru rannsóknir á kalsíumfosfatbeinsementi enn í gangi.

Kalsíumsúlfat er einfaldasta valefnið fyrir beinaviðgerðir og hefur verið notað í beinviðgerðarefni í yfir 100 ár, með lengsta klíníska notkunarsögu. Kalsíumsúlfat hefur gott þol, lífbrjótanleika og beinleiðni eiginleika manna, sem gerir það að mikilvægu valefni fyrir eigin beinígræðslu í fyrstu rannsóknum. Fastfasa aðalstraumur kalsíumsúlfatbeinsements er vatnsfrítt kalsíumsúlfatduft og fljótandi fasinn er lífeðlisfræðileg saltlausn og aðrar vatnslausnir. Þegar föstum og fljótandi fasum er blandað saman fer kalsíumsúlfat í vökvunarviðbrögð, sem myndar nálalaga kalsíumsúlfat tvíhýdrat whiskers sem brúa og stafla við hvert annað og storkna þannig í haug með ákveðinni lögun og styrk. Hins vegar, vegna lélegrar líffræðilegrar virkni, getur kalsíumsúlfat beinsement ekki myndað efnatengi milli kalsíumsúlfatígræðslu og beinvefs og brotnar hratt niður. Kalsíumsúlfat beinsement getur frásogast alveg innan sex vikna eftir ígræðslu og þetta hraða niðurbrot passar ekki við beinmyndunarferlið. Þess vegna, samanborið við kalsíumfosfatbeinsement, er þróun og klínísk notkun kalsíumsúlfatbeinsements tiltölulega takmörkuð.

Að auki hafa margar rannsóknir sýnt að litlar lífrænar sameindir, lífbrjótanlegar fjölliður, prótein, fjölsykrur, ólífrænar sameindir, lífkeramik og lífgler geta á áhrifaríkan hátt bætt afköst beinsements og veitt nýstárlegar hugmyndir fyrir nýjar tegundir af beinsementi.
Í stuttu máli getur beinsement gegnt mikilvægu hlutverki í klínískum tannlækningum og bæklunarlækningum og er búist við að það verði kjörinn lyfjaberi og beinuppbótarefni fyrir beinakerfið.

Með stöðugri nýsköpun og þróun vísinda, tækni og efna er talið að fleiri hágæða bein sementi efni verði þróuð í framtíðinni, svo sem hástyrk, inndælanleg, vatnsheld og hraðstillandi gerðir. Notkun beinsements í klínískri starfsemi mun verða sífellt útbreiddari og gildi þess mun einnig aukast.