Modifikace struktury UHMWPE – crosslinking

UHMWPE je stále považován za tzv. zlatý standard na poli kloubních náhrad. Navzdory tomu se za příčinu selhávání náhrad s UHMWPE komponentou považuje právě tento materiál, konkrétně jeho otěrová odolnost (wear resistance). Z makroskopického hlediska vede otěr ke ztenčování UHMWPE komponenty, takže v extrémních případech může dojít až k mechanickému selhání. Z mikroskopického hlediska je problém ještě závažnější – mikroskopické UHMWPE otěrové částice se uvolňují z kloubního prostoru do okolí a způsobují zánětlivé reakce, které mohou vést k resorpci kosti (osteolýze) a následnému uvolnění TJR. Zánětlivé reakce mohou být vyvolány mikroskopickými otěrovými částicemi i v případě, že z makroskopického hlediska je otěr zanedbatelný. Proto je v současnosti hlavním trendem v této oblasti vývoj UHMWPE se zvýšenou odolností vůči otěru.

Požadavky na otěrovou odolnost z větší části splňují UHMWPE záměrně síťované ionizujícím zářením a následně tepelně upravené. 
UHMWPE se zvýšenou odolností vůči otěru se obvykle vyrábí dvoustupňovou modifikací  polymeru. V prvním kroku je materiál ozářen ionizujícím zářením, vedoucí za vhodně zvolených podmínek (typ záření, radiační dávka, dávková rychlost, okolní atmosféra a teplota) k jeho zesíťování (crosslinking). V druhém kroku se materiál tepelně upravuje, zejména za účelem likvidace makroradikálů, které vznikly v průběhu ozáření a jejichž přítomnost může vést k dlouhodobé oxidativní degradaci (long-term oxidative degradation), která je spojena se štěpením řetězců se všemi výše zmíněnými negativními důsledky. Také podmínky tepelné modifikace, jako je teplota, rychlost ohřevu, rychlost chlazení, tlak a atmosféra při ohřevu musí být vhodně nastaveny, aby bylo dosaženo požadovaného efektu – zničení veškerých zbytkových radikálů.

Ve firmě BEZNOSKA se vývoji crosslinked UHMWPE věnujeme již několik let a ve spolupráci s Ústavem makromolekulární chemie AVČR v Praze se nám podařilo vyvinout vlastní patentovaný postup zpracování UHMWPE a získat síťovaný polymer velmi vhodných vlastností. Materiál jsme se rozhodli uvést do klinické praxe po řadě ověřovacích experimentů a zkoušek, které potvrdily:

  • významně vyšší odolnost proti otěru
  • zřetelně vyšší stupeň síťování (crosslinking)
  • velmi nízký oxidační index

V současné době již zahajujeme výrobu implantátů (v první řadě to budou cementovaná jamka totální náhrady kyčelního kloubu typ 02/II a modifikované provedení PE vložky pro jamku SF/II) a v nejbližší době je budeme postupně uvádět na tuzemský trh. 

Poděkování:
Výsledky publikované v této výzkumné zprávě vznikly díky finanční podpoře grantových projektů GAČR 106/04/1118 a MŠMT č. 2B06096.

Úplné znění článku je přístupné článek zde.

Spolupracujeme