Analýza síťovaných a konvenčních polyethylenových explantátů

Po mnoho let bylo gama záření ve vzduchu běžnou metodou pro terminální sterilizaci materiálů z ultravysokomolekulárního polyethylenu (UHMWPE) používaných pro kloubní náhrady. Náhodným vedlejším produktem sterilizace gama zářením bylo zesítění polymeru, které mělo tendenci zlepšovat odolnost polyethylenu proti opotřebení. Během 90. let si však ortopedická komunita uvědomila, že gama záření vytváří v polyethylenu volné radikály, které činí materiál náchylným k oxidační degradaci. S ohledem na tento potenciálně škodlivý účinek byly vyvinuty metody terminální sterilizace využívající chemické povrchové úpravy, aby se zabránilo tvorbě volných radikálů. Aby se vyvolalo zesíťování polyethylenu bez zbytkových volných radikálů, výrobci také vyvinuli způsoby zesíťování polyethylenu s následným tepelným zpracováním k odstranění volných radikálů. Tyto zesíťované materiály byly zavedeny v druhé polovině 90. let a klinické studie výsledků u pacientů s náhradou kyčelního kloubu prokázaly podstatně snížené opotřebení v časných intervalech sledování na základě radiografických měření. Dlouhodobá účinnost zesíťovaného polyethylenu však není známa a někteří badatelé vyjádřili obavy související s degradací in vivo. Navíc některé zesíťované komponenty UHMWPE vykazovaly vysokou úroveň oxidace a štěpení řetězce po vyjmutí z pacientů a uložení na vzduchu. U těchto implantátů není známo, zda k oxidaci a štěpení řetězce došlo během implantace nebo po odstranění polyethylenu z pacienta.

Tato studie bude charakterizovat materiálové vlastnosti polyetylenových vložek získaných od pacientů s náhradou kyčelního kloubu. Studijní populace bude zahrnovat zesíťované a konvenční vložky UHMWPE, které byly terminálně sterilizovány bez použití záření. Pro kvantifikaci potenciálních účinků různých způsobů skladování budou do studované populace zahrnuty vložky, které byly vakuově zabaleny a zmraženy po odebrání, a další, které byly skladovány při pokojové teplotě s přístupem okolního světla a vzduchu po explantaci. Techniky analýzy budou zahrnovat infračervenou spektroskopii s Fourierovou transformací (FTIR), diferenciální skenovací kalorimetr (DSC) a měření hustoty příčných vazeb. Měření hustoty zesítění budou vyhodnocena jako funkce vzdálenosti od kloubního povrchu a okraje implantátu. Bude také hodnocen obsah gelu a hydroperoxidu. Cílem analýzy je lépe porozumět změnám vlastností polyethylenového materiálu, ke kterým dochází in vivo a ex vivo.