کاربرد سیمان‌های استخوانی بر پایه سرامیک و پلیمر در جراحی‌های ارتوپدی: یک مقاله مروری

Abstract

بیش از نیم‌قرن است که از سیمان‌های استخوانی جهت محکم‌شدن مفاصل مصنوعی استفاده می‌شود. نقش اولیه سیمان استخوان پر کردن فضای آزاد بین پروتز و استخوان است که با ایجاد یک ناحیه الاستیک نیروهای وارد بر مفصل را جذب می‌کند. این امر علاوه بر تضمین پایداری ایمپلنت مصنوعی، بهبود استخوان آسیب‌دیده را نیز به همراه دارد. سیمان‌های استخوانی پلیمری از یک ماتریکس پلیمری به نام پلی‌متیل متاکریلات (PMMA) و یک مونومر مایع به نام متیل متاکریلات (MMA) تشکیل شده‌اند، در اثر ترکیب این دو جزء با هم واکنش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد رخ می‌دهد و منجر به سخت‌شدن سیمان می‌گردد. خواص سیمان‌های استخوانی از جمله استحکام مکانیکی، زیست‌سازگاری و ویژگی‌های جابه‌جایی را می‌توان با ترکیب پارامترهای مؤثر در پلیمریزاسیون تنظیم کرد. سیمان‌های استخوانی سرامیکی، از ذرات سرامیکی مانند کلسیم فسفات و کلسیم سولفات تشکیل شده‌اند که در یک ماتریکس پلیمری پراکنده‌‌اند. ذرات سرامیکی استحکام مکانیکی و زیست فعالی را فراهم می‌کنند، درحالی‌که ماتریکس پلیمری خواص حمل‌ونقل سیمان را افزایش می‌دهد. ترکیب این مواد امکان ایجاد سیمانی را فراهم می‌کند که زیست‌سازگار، رسانای استخوانی و از نظر مکانیکی پایدار باشند. با پیشرفت مداوم در مواد زیستی، سیمان‌های استخوان سرامیکی و پلیمری می‌توانند انقلابی در زمینه جراحی ارتوپدی ایجاد کنند و نتایج عملکردی بیماران را بهبود بخشند. اخیراً، محققان جهت افزایش عملکرد سیمان‌های استخوانی و رفع محدودیت‌های فعلی در کاربردهای ارتوپدی، روی توسعه سیمان‌های استخوانی جدید با خواص بهبودیافته، مانند زیست‌فعالی، فعالیت ضدباکتریایی و قابلیت‌های انتقال دارو تمرکز کرده‌اند. در مطالعه پیش‌رو، به تفضیل به جزییات انواع سیمان‌های استخوانی، خواص مکانیکی، بیولوژیکی، ساختاری و نحوه‌ی بهینه‌سازی آنها می‌پردازیم.