Analyse vernetzter und konventioneller Polyethylen-Explantate

Viele Jahre lang war die Gammabestrahlung in Luft eine gängige Methode zur Endsterilisierung von Materialien aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE), die für den Gelenkersatz verwendet werden. Ein zufälliges Nebenprodukt der Sterilisation mit Gammabestrahlung war die Polymervernetzung, die tendenziell die Verschleißleistung des Polyethylens verbesserte. In den 1990er-Jahren wurde der orthopädischen Fachwelt jedoch bewusst, dass Gammabestrahlung freie Radikale im Polyethylen erzeugt, wodurch das Material anfällig für oxidativen Abbau wird. Angesichts dieser potenziell schädlichen Wirkung wurden Endsterilisationsverfahren mit chemischen Oberflächenbehandlungen entwickelt, um die Bildung freier Radikale zu verhindern. Um die Vernetzung von Polyethylen ohne freie Radikale zu induzieren, haben die Hersteller auch Methoden zur Vernetzung des Polyethylens entwickelt, gefolgt von Wärmebehandlungen zur Eliminierung freier Radikale. Diese vernetzten Materialien wurden in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre eingeführt und klinische Ergebnisstudien bei Patienten mit Hüftgelenkersatz haben anhand radiologischer Messungen gezeigt, dass der Verschleiß in frühen Nachuntersuchungsintervallen erheblich geringer ist. Die Langzeitleistung von vernetztem Polyethylen ist jedoch unbekannt und einige Forscher haben Bedenken hinsichtlich des In-vivo-Abbaus geäußert. Darüber hinaus zeigten einige vernetzte UHMWPE-Komponenten nach der Entnahme aus dem Patienten und der Lagerung an der Luft ein hohes Maß an Oxidation und Kettenspaltung. Bei diesen Implantaten ist nicht bekannt, ob die Oxidation und Kettenspaltung während der Implantation oder nach der Entfernung des Polyethylens vom Patienten auftrat.

Diese Studie wird die Materialeigenschaften von Polyethylen-Linern charakterisieren, die von Patienten mit Hüftgelenkersatz entnommen wurden. Die Studienpopulation umfasst vernetzte und konventionelle UHMWPE-Liner, die ohne den Einsatz von Strahlung endsterilisiert wurden. Um die potenziellen Auswirkungen verschiedener Lagerungsmethoden zu quantifizieren, werden Liner, die nach der Entnahme vakuumverpackt und eingefroren wurden, und andere, die nach der Explantation bei Raumtemperatur mit Zugang zu Umgebungslicht und Luft gelagert wurden, in die Studienpopulation einbezogen. Zu den Analysetechniken gehören Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), Differential Scanning Calorimeter (DSC) und Vernetzungsdichtemessungen. Messungen der Vernetzungsdichte werden als Funktion des Abstands von der Gelenkoberfläche und dem Rand des Implantats ausgewertet. Der Gel- und Hydroperoxidgehalt wird ebenfalls bewertet. Ziel der Analyse ist es, die Veränderungen der Materialeigenschaften von Polyethylen, die in vivo und ex vivo auftreten, besser zu verstehen.