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ANSYS 部落格

September 25, 2019

什麼是 PMMA?它在醫學界如何運用?

聚 (甲基丙烯酸甲酯),或稱 PMMA,擁有許多不同名稱,包括 Plexiglas 和壓克力。PMMA 材料的生物相容性使其在醫學上獲得「骨水泥」的綽號。

PMMA 通常用來取代窗戶、水族箱和冰球場等地方所使用的玻璃,它的重量更輕而且防碎。也因如此,我們很難想像這種易於加工、低成本、多用途的材料,也用於假牙、骨骼植入等地方。

儘管成分是具有刺激性且可能致癌的聚合甲基丙烯酸甲酯 (MMA),但 PMMA 具有極強的生物相容性。 


PMMA 材料的生物相容性使其非常適合用於
假牙製造。 

PMMA 之所以具備這種生物相容性,是因為可以抵抗以下情形:

  • 溫度壓力
  • 化學反應
  • 人體組織
  • 生物程序

作為骨水泥,PMMA 可以填補植入物和骨骼之間的間隙。PMMA 材料非常適合這項程序使用,因為它具有生物相容性,而且在醫院環境中易於聚合。

不過,對於材料情報有更深的了解,有助於回答 PMMA 是否為體內植入物的最佳選擇。
 

儘管 PMMA 材料具有生物相容性,但它一定是最佳的醫療選擇嗎?

在手術室中,骨水泥是由粉末和液體製成。粉末由 MMA 共聚物組成,而液體中含有 MMA 單體和化學促進劑與抑制劑。

將粉末和液體混合在一起,會形成一種可塗抹在骨骼和植入體之間的接合物。您可以把接合物想像成磚塊之間的填縫劑:它把植入物固定在骨骼上。

但是,基於多項原因,PMMA 材料不適合這項工作:


PMMA 材料的生物相容性,使其成為將植入物固定在骨骼上的首選。但它是最好的選擇嗎?
 

  1. PMMA 的斷裂韌性介於 0.7 MPa∙m1/2 到 1.6 MPa∙m1/2 之間,而骨頭的斷裂韌性介於 3.5 MPa∙m1/2 到 6.6 MPa∙m1/2 之間。
  2. PMMA 的聚合溫度極高。

PMMA 和骨頭的斷裂韌性差別在於,衝擊導致水泥破壞時,骨頭或植入物仍不受影響。

此外,研究指出,由於放熱聚合反應,接合物在體外可達到攝氏 80 度以上,在體內可達到攝氏 50 度左右,因而損壞骨骼。這也意味著會拖長患者的恢復時間。

此外,骨水泥中可能留有少量未聚合的 MMA。這些成分可能會進入體內的其他部分而造成低血壓。

PMMA 作為骨水泥可能有些問題,但在許多情況下,它仍然是最佳的材料選擇。不過,研究人員正在尋找更適合用作骨水泥的材料。
 

醫生受惠於 PMMA 材料的生物相容性

PMMA 是許多其他醫療程序的重要材料。例如使用它製作假牙和填補材料,因為它很容易染色且快速成形。

因此,醫生可以使用 PMMA 材料製作與原始牙齒的大小和顏色極度相似的假牙和填補材料。

PMMA 材料也可用於眼睛。過去它被用作硬式隱形眼鏡或人工水晶體。

將 PMMA 用於眼部,則始於一次意外的發現。任職於英國皇家空軍的眼科醫生 Harold Ridley 爵士注意到,由於擋風玻璃破碎而進入眼睛中的 PMMA 碎片,不會像一般玻璃碎片一樣引發排斥反應。


PMMA 材料的生物相容性,使其成為硬式隱形眼鏡和人工水晶體的絕佳選擇。然而,軟質材料成為市場的主流。

Ridley 因此嘗試使用 PMMA 來取代患有白內障者的受損水晶體。他於 1949 年在 St. Thomas 醫院完成永久性植入

許多基於 PMMA 的共聚物和矽基材料,現在成為 PMMA 在人工水晶體市場的競爭對手。這些材料的優點是富有彈性,因此不易碎裂。

以隱形眼鏡來說,軟式鏡片可能比較舒適。此外,隨著近來透氧率越來越進步,患者比較喜歡選擇軟式鏡片。

PMMA 材料在醫療行業有很多用途。儘管它變得沒那麼普遍了,但 PMMA 和類似材料的進步將繼續改善許多人的生活。

欲了解更多關於材料情報如何改善人們的生活,請至這裡取得醫療材料資訊來源

這個部落格記錄了先前在 Granta 網站上 Sean Newham 的部落格內容。

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