Knochenzement
Analyse von Knochenzementen
Knochenzemente dienen der mechanischen Fixierung künstlicher Gelenke im Knochen. Dabei ermöglichen sie die Kraftübertragung zwischen hartem Implantat und elastischen Knochen. Zusätzlich können weitere Eigenschaften, wie Röntgenabsorption, lokale Reduzierung von Infektionen usw. wichtig sein. Die meisten Knochenzemente bestehen aus einem Zwei-Komponenten-System aus Pulver (PMMA) und Flüssigkeit.
Partikelgröße und -form
Die Verarbeitungseigenschaften eines Knochenzements sind entscheidend von der Partikelgröße des Pulvers abhängig. Je kleiner die Partikel, umso größer die Oberfläche und umso schneller kann die flüssige Komponente mit der Oberfläche reagieren. So ändert sich die Viskosität, die Topfzeit, aber auch die Aushärtezeit. Für reproduzierbare Produkteigenschaften ist eine Kenntnis der Partikelgrößenverteilung notwendig.
Die Messung erfolgt in unserem Labor mit Hilfe der Laserbeugung im Rahmen der routinemäßigen Rohstoffkontrolle. Wir haben jahrzehntelange Erfahrungen mit der akkreditierten Messung und haben 2024 auch einen entsprechenden Ringversuch erfolgreich bestanden.
Mit Hilfe der Mikroskopie ist es außerdem möglich, die Partikelform zu untersuchen und die Agglomerationsneigung zu visualisieren. Letztere beeinflusst das Schütt- und Mischungsverhalten.
Mittleres Molekulargewicht
Die Kettenlänge der Moleküle hat Einfluss auf die Löslichkeit des Polymers und die mechanischen Eigenschaften der ausgehärteten Knochenzemente. Die Molekulargewichtsverteilung wird mit Gelpermeationschromatogafie (GPC) gemessen. Unterschiedliche Kettenlängen in Polymeren korrelieren mit dem Lösungsverhalten. Zusätzlich wirkt sich eine längere Kettenlänge positiv auf die Alterung (Standzeit des Implantats) aus. Sie nimmt z.B. durch manche Sterilisationsschritte deutlich ab.
Mit Hilfe der Mikroskopie ist es außerdem möglich, die Partikelform zu untersuchen und die Agglomerationsneigung zu visualisieren. Letztere beeinflusst das Schütt- und Mischungsverhalten.
Monomerverhältnis und Additive
Je nach Eigenschaften der Knochenzemente wird im Pulver reines PMMA oder Mischungen verschiedener Polymere (MMA, MA, Styrol etc.) verwendet. Besteht das Pulver aus verschiedenen Monomereinheiten, so kann dieses mit NMR überprüft, das Monomerverhältins quantitativ bestimmt werden. Außerdem ist es möglich, die Reinheit (Restmonomergehalt oder Verunreinigungen) zu bestätigen und Additive wie Dibenzylperoxid (DBPO) als Initiator nachzuweisen.
Auch die Flüssigkomponente des Knochenzements kann genauer charakterisiert werden. Hierzu wird der Gehalt an Aktivator, Stabilisator oder Farbstoff gemessen. Hierbei sind neben NMR auch HPLC und UV/Vis-Spektroskopie im Einsatz.
Fragen?
Wir erstellen Ihnen gerne ein auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittenes Angebot und stehen Ihnen bei Fragen zur Verfügung.
