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Ansys博客

September 25, 2019

浅谈PMMA及其在医学领域的应用

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有许多不同的名称,包括有机玻璃和亚克力。PMMA材料的生物相容性使其获得了“骨水泥”的医学绰号。

凭借更轻盈、不易破碎的优势,PMMA通常可代替玻璃用于窗户、水族馆和曲棍球场等各种用途。因此,很难想象这种易于加工、成本低廉、用途广泛的材料也可用于假牙、骨植入物等应用。

尽管它是由甲基丙烯酸甲酯(MMA)这种有刺激性、可能致癌的物质聚合而成,但PMMA具有极强的生物相容性。 


PMMA材料的生物相容性使其成为了
假牙制造商的首选 

这种生物相容性得益于PMMA对以下方面的耐受力:

  • 温度应力
  • 化学反应
  • 人体组织
  • 生物过程

作为骨水泥,PMMA可用于填充植入物和骨骼之间的间隙。PMMA材料非常适合这种外科手术,因为它具有生物相容性,并且易于在医院环境中发生聚合。

然而,为了探究PMMA是否始终是体内植入物的最佳选择,我们需要更好地了解材料信息
 

尽管PMMA材料具有生物相容性,但它始终是最佳的医疗选择吗?

在手术室里,骨水泥是由粉末和液体制作而成。其中,粉末是由MMA共聚物组成,液体则包含MMA单体以及化学促进剂和抑制剂。

将这种粉末和液体混合在一起,会形成一种糊膏状混合物,可以将其涂敷在骨骼和植入物之间。我们可以将糊膏状混合物想象成瓷砖之间的灌浆:它的作用是将植入物固定在骨骼上。

但是,PMMA材料不适合这种应用的原因有很多:


PMMA材料的生物相容性使其成为了将植入物固定在骨骼上的首选。但它是最佳的选择吗?
 

  1. PMMA的断裂韧性在0.7 MPa∙m1/2到1.6 MPa∙m1/2之间,而骨骼的断裂韧性在3.5 MPa∙m1/2到6.6 MPa∙m1/2之间。
  2. PMMA具有较高的聚合温度。

PMMA和骨骼的断裂韧性之间的差异会导致破坏水泥的不良影响,而骨骼或植入物可能未受影响。

而且 研究 表明,由于聚合作用释放的热量,糊膏状混合物的温度可在体外达到80摄氏度以上,而在体内达到50摄氏度左右,从而损坏骨骼。这意味着患者需要更长的康复时间。

此外,少量未聚合的MMA会残留在骨水泥中。而这些成分可能会进入身体的其他部位,从而导致低血压。

当作为骨水泥时,PMMA可能存在一些问题,但在许多情况下,它仍然是最佳的材料选择。然而,研究人员正在为骨水泥应用寻找一种更好的材料。
 

PMMA材料的生物相容性让医生大获裨益

PMMA是许多其他医疗外科手术的重要材料。例如,由于易于染色且快速成型,它可用于制作假牙和填充物。

因此,医生可以使用PMMA材料制作与原始牙齿的大小和颜色都非常匹配的假牙和填充物。

此外,PMMA材料也应用于眼科领域。此前,它被用作硬性接触镜或人工晶状体

PMMA在眼科领域的应用源于一项惊人的发现。为英国皇家空军服务的眼科医生Harold Ridley爵士注意到,由于挡风玻璃破碎而落入眼睛中的PMMA碎片不会像玻璃碎片那样引发相同的排斥反应。


此前,PMMA材料的生物相容性使其成为硬性接触镜和人工晶状体的绝佳选择。然而,较柔软的材料目前一直占据着市场主导地位。

因此,Ridley尝试使用PMMA来更换白内障患者的受损晶状体。 1949年,他在圣托马斯医院成功实施了永久性植入手术。

目前,许多基于PMMA的共聚物和硅基材料凭借柔韧、不易碎的优点,在人工晶状体市场上与PMMA展开了激烈的竞争。

相对于隐形眼镜,软性接触镜会更加舒适。此外,随着氧气透过量的最新发展,软性接触镜往往成为了患者的首选。

PMMA材料在医疗行业中有很多用途。尽管它已经变得不那么普遍了,但PMMA和类似材料的改进将继续改善许多人的生活。

如欲了解有关材料信息如何改善人们生活的更多详情,请观看网络研讨会:  材料信息:从选择到管理。或者 在此处访问医疗材料信息来源

此篇博客记录了Sean Newham之前在Granta网站上发表的博客。

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