Analiza usieciowanych i konwencjonalnych eksplantatów polietylenowych

Przez wiele lat promieniowanie gamma w powietrzu było powszechną metodą końcowej sterylizacji polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE) stosowanego do wymiany stawów. Nieoczekiwanym produktem ubocznym sterylizacji promieniowaniem gamma było sieciowanie polimerów, które miało tendencję do poprawy odporności polietylenu na zużycie. Jednak w latach 90. społeczność ortopedów zdała sobie sprawę, że promieniowanie gamma tworzy wolne rodniki w polietylenie, czyniąc materiał podatnym na degradację oksydacyjną. W związku z tym potencjalnie szkodliwym efektem opracowano metody końcowej sterylizacji z wykorzystaniem chemicznej obróbki powierzchni, aby uniknąć tworzenia się wolnych rodników. Aby wywołać sieciowanie polietylenu bez pozostałości wolnych rodników, producenci opracowali również metody sieciowania polietylenu, a następnie obróbkę cieplną w celu wyeliminowania wolnych rodników. Te usieciowane materiały zostały wprowadzone w drugiej połowie lat 90. XX wieku, a badania wyników klinicznych wśród pacjentów po alloplastyce stawu biodrowego wykazały znacznie zmniejszone zużycie we wczesnych odstępach czasu w oparciu o pomiary radiograficzne. Jednak długoterminowe działanie usieciowanego polietylenu jest nieznane, a niektórzy badacze wyrazili obawy związane z degradacją in vivo. Ponadto niektóre usieciowane składniki UHMWPE wykazały wysoki poziom utleniania i rozerwania łańcucha po wyjęciu z ciała pacjenta i przechowywaniu na powietrzu. Wśród tych implantów nie wiadomo, czy utlenianie i rozerwanie łańcucha nastąpiło podczas implantacji, czy po usunięciu polietylenu z ciała pacjenta.

Niniejsze badanie scharakteryzuje właściwości materiałowe wkładek polietylenowych odzyskanych od pacjentów po alloplastyce stawu biodrowego. Badana populacja będzie obejmować usieciowane i konwencjonalne wkładki UHMWPE, które zostały ostatecznie wysterylizowane bez użycia promieniowania. Aby określić ilościowo potencjalny wpływ różnych metod przechowywania, do badanej populacji zostaną włączone wkładki, które zostały zapakowane próżniowo i zamrożone po wydobyciu oraz inne, które były przechowywane w temperaturze pokojowej z dostępem do światła otoczenia i powietrza po eksplantacji. Techniki analizy obejmą spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), skaningowy kalorymetr różnicowy (DSC) i pomiary gęstości usieciowania. Pomiary gęstości usieciowania zostaną ocenione jako funkcja odległości od powierzchni stawowej i krawędzi implantu. Oceniana będzie również zawartość żelu i wodoronadtlenku. Celem analizy jest lepsze zrozumienie zmian właściwości materiału polietylenowego zachodzących in vivo i ex vivo.