Die Modifikation der UHMWPE-Struktur, Crosslinking
In Zusammenarbeit mit dem Institut für makromolekulare Chemie der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik (abgekürzt ÚMCH AVČR) ist es uns gelungen, das eigene patentgeschützte UHMWPE-Verarbeitungsverfahren zu entwickeln und ein vernetztes Polymer mit sehr guten Eigenschaften herzustellen.10.12. 2009Autor: BEZNOSKA s.r.o.
Implantate aus diesem Material bringen wir zurzeit auf den Markt. In der ersten Linie handelt es sich um die zementierte Pfanne der Hüft-TEP Typ 02/II sowie die modifizierte Ausführung des PE-Einsatzes für die Gelenkpfanne Typ SF/II.
UHMWPE gilt immer noch als sog. ?Goldstandard? unter den Gelenkprothesen. Trotzdem wird als Ursache des Versagens von UHMWPE- Prothesen gerade dieses Material bezeichnet, namentlich seine Abriebfestigkeit (wear resistance). Makroskopisch gesehen kann in Extremfällen durch den Abrieb bis zur Reduzierung einer UHMWPE-Komponente kommen, sodass sogar mechanisches Versagen eintreten kann. Aus der mikroskopischen Sicht ist das Problem noch schlimmer: die durch den Abrieb entstandenen mikroskopischen Partikel verlassen den Gelenkraum und geraten in die Umgebung, wo sie Entzündungen auslösen, die zur Resorption des Knochens (Osteolyse) und der anschließenden Lockerung der TJR führen können. Entzündliche Reaktionen können durch die Abriebpartikel auch dann ausgelöst werden, wenn der Abrieb makroskopisch noch unerheblich ist. Deshalb ist die Hauptaufgabe von heute, UHMWPE mit erhöhter Abriebfestigkeit zu entwickeln.
Diese Anforderungen an die hohe Abriebfestigkeit erfüllen zum großen Teil die durch ionisierende Strahlung absichtlich vernetzten und anschließend wärmebehandelten UHMWPE-Polymere. UHMWPE mit erhöhter Abriebfestigkeit werden gewöhnlich durch die zweistufige Modifikation des Polymers hergestellt. In der ersten Stufe wird das Material der ionisierenden Strahlung ausgesetzt, die unter richtig gewählten Bedingungen (Strahlungstyp, Strahlendosis, Dosierungsrate, Umgebungsatmosphäre und Temperatur) zu seiner Vernetzung (crosslinking) führt. In der zweiten Stufe wird das Material wärmebehandelt, um vor allem die während der Bestrahlung entstandenen Makroradikale zu entfernen, weil diese Makroradikale zum langzeitigen oxidativen Abbau (long-term oxidative degradation) führen. Diese unerwünschte Reaktion ist mit der Kettenspaltung mit allen oben erwähnten negativen Folgen verbunden. Die Bedingungen der Wärmemodifikation wie Temperatur, Erwärmungsgeschwindigkeit, Abkühlgeschwindigkeit, Druck und Atmosphäre müssen ebenfalls genau eingestellt werden, um den Solleffekt ? Vernichtung sämtlicher Radikalreste ? zu erreichen.
In der Firma BEZNOSKA wird an der Entwicklung von crosslinked UHMWPE seit einigen Jahren gearbeitet. In Zusammenarbeit mit dem Institut für makromolekulare Chemie der tschechischen Akademie der Wissenschaften Prag ist es und gelungen, das eigene patentgeschützte Verfahren zur UHMWPE-Verarbeitung zu entwickeln und ein vernetztes Polymer mit sehr guten Eigenschaften zu synthetisieren. Nach zahlreichen Kontrollprüfungen und Experimenten haben wir uns entschieden, das Material in klinischer Praxis umzusetzen. Die durchgeführten Kontrollprüfungen und Experimente haben folgende Eigenschaften des Polymers bestätigt:
? signifikant höhere Abriebfestigkeit
? signifikant höher Vernetzungsgrad (crosslinking)
? sehr geringer Oxidationsindex
Zurzeit wird die Herstellung von Implantaten aufgenommen. In erster Linie sind das die zementierte Gelenkpfanne der Hüft-TEP vom Typ 02/II sowie die modifizierte Ausführung des PE- Pfanneneinsatzes für die Pfanne SF/II. In der nächten Zeit werden diese Produkte auf den Markt gebracht.
Dankwort:
Die in diesem Forschungsbericht veröffentlichten Ergebnisse konnten dank den Zuwendungen der GAČR 106/04/1118 und des Ministeriums für Schulwesen, Jugend und Sport Nr. 2B06096 erzielt werden.
