Адам ағзасына қолдануға болатын цемент – сүйек цементі

Сүйек цементі - сүйек цементінің жиі қолданылатын атауы және ортопедияда қолданылатын медициналық материал. Қаттыданғаннан кейін құрылыста және безендіруде қолданылатын ақ цементке ұқсайтын сыртқы түрі мен физикалық қасиеттеріне байланысты ол осындай танымал атауға ие. 1970 жылдары сүйек цементі буын протездерін бекіту үшін қолданылған және оны ортопедия мен стоматологияда тіндерді толтыру және жөндеу материалы ретінде пайдалануға болады.

Сүйек цементінің ең үлкен артықшылығы оның тез қатуы болып табылады, бұл операциядан кейінгі ерте қалпына келтіру шараларын жүргізуге мүмкіндік береді. Әрине, сүйек цементінің кейбір кемшіліктері де бар, мысалы, толтыру кезінде сүйек кемігінің қуысында кейде жоғары қысым, май тамшылары қан тамырларына түсіп, эмболияны тудырады. Оның үстіне, ол адам сүйектерінен ерекшеленеді және уақыт өте жасанды буындар әлі де босап қалуы мүмкін. Сондықтан сүйек цементінің биоматериалдарын зерттеу әрқашан зерттеушілерді алаңдататын өзекті тақырып болды.

Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын және зерттелетін сүйек цементтері полиметилметакрилатты (ПММА) сүйек цементі, кальций фосфатты сүйек цементі және кальций сульфатты сүйек цементі болып табылады.
PMMA сүйек цементі сұйық метилметакрилат мономері мен динамикалық метилметакрилат стирол сополимерін араластыру арқылы түзілетін акрилді полимер, мономер қалдығы төмен, шаршауға төзімділігі төмен және кернеулі крекингке төзімді, сондай-ақ жоғары созылу беріктігі мен пластикалық қасиеті бар. PMMA сүйек цементі медициналық пластикалық хирургия саласында кеңінен қолданылды және 1940-шы жылдардың басында стоматологияда, бас сүйегінде және басқа сүйектерді жөндеу салаларында қолданылды. Акрилат сүйек цементі адам тінінің хирургиясында қолданылған және отандық және халықаралық деңгейде жүздеген мың клиникалық жағдайларда қолданылған.

PMMA сүйек цементінің қатты фазасы әдетте ішінара полимерленген преполимерлі PMMA, ал сұйық фазасы кейбір полимерлеу инициаторлары мен тұрақтандырғыштары қосылған ММА мономері болып табылады. Қатты фазалы преполимер PMMA сұйық фазалық ММА мономерімен араласқан кезде сүйек цементінің қатаюына жету үшін бірден полимердің сополимерлену реакциясы жүреді. Дегенмен, бұл қатаю процесі кезінде көп мөлшерде жылу бөлінеді, ол қоршаған тіндерге термиялық зақым келтіруі мүмкін, қабынуға және тіпті тіндердің некрозына әкелуі мүмкін. Сондықтан полиметилметакрилат сүйек цементінің сапасын жақсарту және PMMA сүйек цементінің жанама әсерлерін азайту немесе жою үшін шұғыл түрде көбірек зерттеулер қажет.

Кальций фосфаты оның тамаша биоүйлесімділігі мен сүйек регенерациялау қабілетіне байланысты сүйекті жөндеуде қолданылады. Клиникалық түрде ол сүйек саңылауларын толтыру және сынық хирургиясында аппараттық бекітуді жақсарту үшін жиі инъекциялық материал ретінде пайдаланылады. Кальций фосфатты сүйек цементінің құрамы адам сүйектерінің минералдарына ұқсас, олар қайта сіңіп, табиғи сүйектердің ішке өсуі мен қайта құрылуына ықпал етеді. Кальций фосфатты сүйек цементінің қату механизмі еріту гидратациясының тұндыру реакциясы болып табылады. Реакция процесінің рН мәнін бақылау арқылы гидроксиапатит (HA) рН 4,2-11 диапазонында тұнбаға түсе алады. Бастапқы кезеңде ГА генерациясы негізінен беттік реакциялармен бақыланады, ал бөлшектер арасында және бөлшектердің бетінде пайда болған ГА бөлшектер арасындағы байланыстарды күшейтеді. HA кристалдарының құрамы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жанасу нүктелері көп болады және сығылу күші де сәйкесінше артады. Гидратация реакциясының кейінгі сатысында бөлшектердің беті HA қабатымен жабылады, ал кальций фосфатты сүйек цементінің гидратация реакциясы гидратация реакциясы арқылы басқарылатын диффузияға айналады. Үздіксіз гидратация реакциясы барған сайын көбірек HA бөлшектері пайда болады және түзілген HA кристалдары өсіп келеді. Ылғалдандыру өнімдері реакцияға қатысатын судың кеңістігін біртіндеп толтырады, осылайша бұрын су алып жатқан кеңістік ГА кристалдары арқылы дұрыс емес капиллярлық кеуектерге бөлінеді.

Гель саңылаулары ұлғайып, кеуектер мөлшері үнемі азаяды. HA кристалдары сатылы және көпірленген, ал бөлшектер арасындағы байланыс күші артады. Сүйек цементінің материалы қатты кеуекті құрылымға айналады, осылайша макро емдеу беріктігін көрсетеді.

Клиникалық тәжірибеде омыртқалардың жарақаттанған сынықтары ерекше жарақат механизміне ие және әдетте сүйектерді қалпына келтіру қабілеті күшті жастарда кездеседі. Мұндай сынықтарды емдеу үшін кальций фосфатты сүйек цементін тиімді пайдалануға болады. Сонымен қатар, кальций фосфатты сүйек цементі сүйек ісігі резекциясы үшін тиімді сүйек алмастырғыш болып табылады. Дегенмен, қату уақытының ұзақ болуына және қату процесі кезінде салыстырмалы түрде аз жылу бөлінуіне байланысты кальций фосфатты сүйек цементі салыстырмалы түрде нашар адгезия мен беріктікке ие және сүйектен ыдырауға бейім. Сондықтан кальций фосфатты сүйек цементі бойынша зерттеулер әлі де жалғасуда.

Кальций сульфаты сүйекті жөндеуге арналған ең қарапайым балама материал болып табылады және ең ұзақ клиникалық қолдану тарихымен сүйек жөндеу материалдарында 100 жылдан астам қолданылған. Кальций сульфаты адам үшін жақсы төзімділікке, биоыдырауға және сүйек өткізгіштік қасиеттеріне ие, бұл оны ерте зерттеулерде аутологиялық сүйек трансплантациясы үшін маңызды баламалы материал етеді. Кальций сульфатты сүйек цементінің қатты фазасының негізгі ағыны сусыз кальций сульфаты ұнтағы, ал сұйық фазасы - физиологиялық тұз және басқа да сулы ерітінділер. Қатты және сұйық фазалар араласқан кезде кальций сульфаты гидратация реакциясына ұшырап, ине тәрізді кальций сульфаты дигидрат мұрттарын жасайды, олар бір-бірімен көпір жасайды және қабаттасады, осылайша белгілі бір пішіні мен күші бар қадаға айналады. Алайда, нашар биологиялық белсенділікке байланысты кальций сульфатты сүйек цементі кальций сульфаты егілгендері мен сүйек тіндері арасында химиялық байланыс құра алмайды және тез бұзылады. Кальций сульфаты сүйек цементі имплантациядан кейін алты апта ішінде толығымен сіңуі мүмкін және бұл жылдам деградация сүйек түзілу процесіне сәйкес келмейді. Сондықтан кальций фосфатты сүйек цементімен салыстырғанда кальций сульфатты сүйек цементінің дамуы мен клиникалық қолданылуы салыстырмалы түрде шектеулі.

Сонымен қатар, көптеген зерттеулер шағын органикалық молекулалар, биоыдырайтын полимерлер, ақуыздар, полисахаридтер, бейорганикалық молекулалар, биокерамика және биоәйнек сүйек цементінің жаңа түрлеріне инновациялық идеяларды ұсына отырып, сүйек цементінің өнімділігін тиімді жақсарта алатынын көрсетті.
Қорытындылай келе, сүйек цементі клиникалық стоматология мен ортопедияда маңызды рөл атқара алады және сүйек жүйесі үшін тамаша дәрі-дәрмек тасымалдаушысы және сүйек алмастырушы материал болады деп күтілуде.

Үздіксіз инновациялар мен ғылымның, технологияның және материалдардың дамуымен болашақта беріктігі жоғары, инъекциялық, суға төзімді және тез қататын түрлер сияқты жоғары сапалы сүйек цемент материалдары жасалады деп саналады. Сүйек цементін клиникалық тәжірибеде қолдану барған сайын кеңейіп, оның құндылығы да артады.