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BLOG ANSYS

September 25, 2019

Cos'è il PMMA e come viene utilizzato nel mondo medico?

Il poli (metilmetacrilato), o PMMA, è conosciuto con molti nomi diversi, tra cui plexiglas e acrilico. La biocompatibilità del materiale PMMA gli ha fatto guadagnare il soprannome medico di «cemento osseo».

Il PMMA (polimetilmetacrilato) è spesso usato come alternativa più leggera e infrangibile al vetro in tutto, dalle finestre agli acquari, alle piste da hockey. Pertanto, è difficile comprendere come questo materiale versatile, facile da lavorare, a basso costo venga utilizzato anche in protesi dentarie, impianti ossei e altro ancora.

Nonostante sia formato dalla polimerizzazione del metilmetacrilato (MMA), un irritante e possibile cancerogeno, il PMMA è estremamente biocompatibile. 


La biocompatibilità del materiale PMMA lo rende ideale per
produttori di protesi. 

Questa biocompatibilità può essere attribuita alla resistenza del PMMA a:

  • Stress delle temperature
  • Reazioni chimiche
  • Tessuto umano
  • Bioprocessi

Come cemento osseo, il PMMA viene utilizzato per colmare gli spazi tra impianti e ossa. Il materiale PMMA è adatto a questa procedura perché è biocompatibile e semplice da polimerizzare all'interno di un ambiente ospedaliero.

Tuttavia, una migliore comprensione dell'intelligenza dei materiali può aiutare a capire se il PMMA è sempre una buona opzione per gli impianti in vivo.
 

Sebbene il materiale PMMA sia biocompatibile, è sempre la migliore opzione medica?

In una sala operatoria, il cemento osseo è costituito da una polvere e un liquido. La polvere è composta da copolimeri MMA mentre il liquido contiene monomeri di MMA e acceleratori e inibitori chimici.

Mescolando la polvere e il liquido si crea uno stucco che può essere applicato tra l'osso e l'impianto. Si pensi allo stucco come alla malta tra le piastrelle: fissa l'impianto all'osso.

Tuttavia, ci sono una serie di motivi per cui il materiale PMMA non è l'ideale per questo lavoro:


La biocompatibilità del materiale PMMA lo rende un'opzione ideale per ancorare gli impianti all'osso. Ma è l'opzione migliore?
 

  1. La resistenza alla frattura del PMMA è compresa tra 0,7 mPa∙m1/2 e 1,6 mPa∙m1/2, mentre la resistenza alla frattura dell'osso è compresa tra 3,5 mPa∙m1/2 e 6,6 mPa∙m1/2.
  2. Il PMMA ha un'alta temperatura di polimerizzazione.

La differenza tra la resistenza alla frattura del PMMA e dell'osso può portare a impatti che rompono il cemento in scenari in cui l'osso o l'impianto non sono interessati.

Inoltre, la ricerca ha dimostrato che, a causa della polimerizzazione esotermica, lo stucco può raggiungere temperature superiori agli 80° C all'esterno del corpo e intorno ai 50° C all'interno del corpo, danneggiando l'osso. Ciò si traduce in un tempo di recupero più lungo per i pazienti.

Inoltre, piccole quantità di MMA non polimerizzato possono rimanere nel cemento. Queste componenti possono entrare in circolo nel corpo causando ipotensione.

Il PMMA può avere i suoi problemi come il cemento osseo, ma è ancora la migliore opzione di materiale in molte situazioni. Tuttavia, i ricercatori sono alla ricerca di un materiale migliore per utilizzi come cemento osseo.
 

I medici traggono vantaggio dalla biocompatibilità del materiale PMMA

Il PMMA è un materiale importante per molte altre procedure mediche. Ad esempio, viene utilizzato per realizzare protesi e otturazioni perché è facile da tingere e veloce da formare.

Di conseguenza, i medici possono utilizzare il materiale PMMA per realizzare protesi e otturazioni che si avvicinano alle dimensioni e al colore dei denti originali.

Anche il materiale PMMA è entrato nell'occhio. Storicamente, è stato usato per lenti a contatto rigide o lenti intraoculari.

L'uso oculare del PMMA è iniziato da una scoperta sorprendente. Un oftalmologo che lavorava con la Royal Air Force, Sir Harold Ridley, notò che le schegge di PMMA negli occhi, derivanti dalla frantumazione dei parabrezza, non innescavano lo stesso rigetto delle schegge di vetro.


La biocompatibilità del materiale PMMA lo ha reso un'ottima scelta per lenti a contatto rigide e lenti intraoculari. Tuttavia, i materiali più morbidi hanno dominato il mercato.

Questo ha portato Ridley a provare a utilizzare il PMMA per sostituire le lenti danneggiate nelle persone affette da cataratta. È riuscito ad ottenere un impianto permanente nel 1949 al St. Thomas Hospital.

Numerosi copolimeri a base di PMMA e materiali a base di silicone ora sono in competizione con il PMMA nel mercato delle lenti intraoculari. Questi materiali hanno il vantaggio di essere flessibili e quindi meno fragili.

Nel caso delle lenti a contatto, le lenti morbide possono essere più comode. Inoltre, con i recenti progressi nella trasmissibilità dell'ossigeno, le lenti a contatto morbide tendono ad essere l'opzione preferita per i pazienti.

Il materiale PMMA ha molti usi nell'industria medica. Sebbene sia diventato meno comune, i progressi nel PMMA e nei materiali simili continueranno a migliorare la vita di molti.

Per saperne di più su come l'intelligenza materiale può migliorare la vita delle persone, guarda il webinar: Material Intelligence: From Selection to Management. Oppure accedi alle fonti di informazione sui materiali medici qui.

Questo blog prende spunti dal blog di Sean Newham che era precedentemente sul sito web di Granta.

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