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Ansysブログ

September 25, 2019

PMMAとはどのようなもので、どのように医療の世界で使われているのか?

ポリメタクリル酸メチル(PMMA)は、プレキシグラスやアクリルなど、さまざまな名称で知られています。PMMAは生体適合性に優れていることから、医学的には「骨セメント」と呼ばれています。

PMMAは、ガラスの代わりに軽量で飛散しにくい素材として、窓や水族館、ホッケーリンクなどによく使われています。そのため、加工が容易で低コストなこの万能素材が、入れ歯や骨のインプラントなどにも使用されていることは想像に難くありません。

PMMAは、刺激性があり、発がん性の可能性もあるメタクリル酸メチル(MMA)を重合して作られているにもかかわらず、非常に生体適合性が高いものです。


PMMA素材の生体適合性は、以下の用途に最適です。
義歯メーカー

このような生体適合性は、PMMAの耐性に起因しています。

  • 気温ストレス
  • 化学反応
  • ヒト組織
  • バイオプロセス

骨セメントとして、PMMAはインプラントと骨の間の隙間を埋めるために使用されます。PMMA素材は、生体適合性が高く、病院内での重合も簡単なので、この処置に適している。

 

しかし、マテリアルインテリジェンスをより深く理解することで、PMMAが常に生体内インプラントに適した選択肢であるかどうかを答えることができます。

PMMA素材は生体適合性があるが、常に最良の医療オプションであるか?

手術室では、骨セメントは粉末と液体から作られます。粉末はMMA共重合体で構成され、液体はMMAモノマーと化学的促進剤および抑制剤を含みます。

粉末と液体を混ぜるとパテになり、骨とインプラントの間に塗布することができます。パテは、タイルの間の目地のようなものと考えてください。インプラントを骨に固定するためのものです。

しかし、PMMA素材がこの仕事に適していない理由はいくつかあります。


PMMAは生体適合性に優れているため、インプラントを骨に固定する際の有力な選択肢となっています。しかし、それが最善の選択肢なのでしょうか?

  1. PMMAの破壊靱性は0.7MPa・m1/2~1.6MPa・m1/2であるのに対し、骨の破壊靱性は3.5MPa・m1/2~6.6MPa・m1/2です。
  2. PMMAは重合温度が高い。

PMMAと骨の破壊靱性の違いにより、骨やインプラントが影響を受けない場合でも、衝撃でセメントが破損することがあります。

 

また、研究により、 発熱性の重合により、パテは体外では80℃以上、体内では50℃前後の温度に達し、骨にダメージを与えることがわかっています。これは、患者の回復に要する時間が長くなることにつながります。

さらに、少量の未重合MMAがセメント中に残ることがあります。これらの成分は体の残りの部分に入り込み、低血圧を引き起こす可能性があります。

PMMAは、骨セメントとしては問題があるかもしれませんが、それでも多くの状況で最適な材料の選択肢となっています。しかし、研究者たちは、骨セメントの目的のために、より優れた材料を探しています。

PMMA素材の生体適合性を活かした医師の活躍

PMMAは、他の多くの医療行為にも重要な素材です。例えば、染色が容易ですぐに成形できることから、入れ歯や詰め物の材料として使用されています。

その結果、医師はPMMA素材を使用して、元の歯の大きさや色に近い入れ歯や詰め物を作ることができるのです。

PMMA素材は眼内にも入ってきました。歴史的には、ハードコンタクトや眼内レンズとして使用されていました。

PMMAの眼への応用は、意外な発見から始まりました。英国空軍の眼科医であるHarold Ridley卿は、フロントガラスが割れて目の中に入ったPMMAの破片が、ガラスの破片のような拒絶反応を起こさないことに気付いたのです。


PMMA素材は生体適合性に優れているため、ハードコンタクトや眼内レンズに最適な素材でした。しかし、よりソフトな素材が市場を席巻しています。

これをきっかけに、Ridley氏は白内障を患う人々の損傷したレンズの代わりにPMMAを使用することを試みました。彼は1949年にSt. Thomas病院で永久的な移植を達成しました。

現在、眼内レンズ市場では、多くのPMMAベースの共重合体やシリコンベースの材料がPMMAと競合しています。これらの材料には、柔軟性があり、それゆえに脆くなりにくいという利点があります。

 

コンタクトレンズの場合、ソフトレンズの方が快適に過ごせます。また、最近では酸素透過性が向上しているため、患者様にとってはソフトコンタクトが好まれる傾向にあります。

PMMA素材は、医療業界で多くの用途があります。一般的ではなくなりましたが、PMMAや同様の素材の進歩は、多くの人々の生活を向上させ続けるでしょう。

マテリアルインテリジェンス がどのように人々の生活を向上させるかについては、ウェビナーをご覧ください:Material Intelligence: From Selection to Management 。また、 医療材料の情報源へのアクセスはこちら

このブログは、以前Grantaのウェブサイトに掲載されていたSean Newhamのブログを参考にしています。

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