Effect of electron beam irradiation and plastic deformation on molar mass of medical grade ultra-high molecular weight polyethylene

M. Sudol; K. Czaja

Data publikacji : 2010-12-30

Tom 55 Nr 11-12 (2010)

Wpływ napromieniania strumieniem elektronów oraz deformacji plastycznej na masę molowa polietylenu ultrawielkocząsteczkowego do zastosowań medycznych

M. Sudol K. Czaja

Abstrakt

Badano wpływ sterylizacji metodą napromieniania strumieniem elektronów oraz deformacji plastycznej (zgniatania, rys. 1) polietylenu ultrawielkocząsteczkowego (UHMW-PE), stosowanego do wytwarzania panewek endoprotez stawu biodrowego, na masę molową polimeru. Stwierdzono, że sterylizacja wpływa na utleniającą destrukcję makrocząsteczek polimeru, której stopień zależy od użytej dawki promieniowania (zmniejszenie masy molowej masowo średniej). Procesowi temu towarzyszy sieciowanie makrocząsteczek (wzrost udziału frakcji nierozpuszczalnej). Z kolei sama deformacja plastyczna wydaje się nie mieć wyraźnego wpływu na proces degradacji. Tymczasem łączne zastosowanie obydwu czynników zewnętrznych prowadzi do odmiennych efektów, dodatkowo zależnych od kolejności ich oddziaływania. W każdym wariancie oddziaływań zewnętrznych, w którym stosowana była sterylizacja radiacyjna strumieniem elektronów (niezależnie od kolejności stosowanych oddziaływań jak też w przypadku braku deformacji), następowała wyraźna destrukcja polimeru, prowadząca do zmniejszenia jego masy molowej z poziomu ok. 1000 kg/mol odpowiadającego próbce bazowej do wartości nie przekraczającej 200 kg/mol. Towarzyszące temu zmniejszenie polidyspersyjności z wartości ok. 10 do wartości 2-4 świadczy, że degradacji ulegały przede wszystkim nieusieciowane (rozpuszczalne) frakcje polimerowe o najdłuższych łańcuchach. Wyniki badań prowadzą także do wniosku, że odkształcenia plastyczne UHMW-PE zastosowane po jego sterylizacji radiacyjnej przyczyniają się w mniejszym stopniu do degradacji i sieciowania makrołańcuchów polimeru, niż w przypadku odwrotnej kolejności działania tych czynników. Jednak w obydwu przypadkach obserwuje się synergizm współdziałania obu czynników zewnętrznych na procesy destrukcyjne makrołańcuchów polietylenowych.

Słowa kluczowe

polietylen ultrawielkocząsteczkowy ; napromienianie strumieniem elektronów ; deformacja plastyczna ; masa molowa masowo średnia ; polidyspersyjność ultra-high molecular weight polyethylene ; electron beam irradiation ; mass-average molar mass ; polydispersity

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Sudol, M., & Czaja, K. (2010). Wpływ napromieniania strumieniem elektronów oraz deformacji plastycznej na masę molowa polietylenu ultrawielkocząsteczkowego do zastosowań medycznych. Polimery, 55(11-12), 890-894. Pobrano z https://ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/1080

Bibliografia

Buchalla R., Schuttler C., Bogi K. W.: Radiat. Phys. Chem. 1995, 46, 579.

2. Benson R. S.: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2002, 191, 752.

3. Hamilton J. V., Schmidt M. B., Greer K. W., Shah C.: Radiat. Phys. Chem. 1998, 52, 283.

4. Kurtz S. M.: „Packaging and Sterilization of UHMWPE” In „The UHMWPE Handbook, Ultra-High Molecular Weight Polyethylene in Total Joint Replacement” (Ed. Kurtz S. M.), Elsevier Academic Press 2004, Chapter 3, p. 37.

5. Żenkiewicz M., Rauchfleisz M., Czupryńska J.: Radiat. Phys. Chem. 2003, 68, 799.

6. Tretinnikov O. N., Fujita S. L, Ogata S., Ikada Y.: J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1999, 37, 1503.

7. Ikada Y., Nakamura K., Ogata S., Makino K., Tajima K., Endoh N., Hayashi T., Fujita S., Fujisawa A., Masuda S., Oonishi H.: J. Polym. Sci., Part A Polym. Chem. 1999, 37, 159.

8. Czupryńska J.: Polimery 2002, 47, 8.

9. Sanche L.: Nucl. Inst. Meth. Phys. Res., Sect. B 2003, 208, 4.

10. Żenkiewicz M., Rauchfleisz M., Czupryńska J.: Polimery 2003, 48, 343.

11. Żenkiewicz M.: Polimery 2003, 48, 667.

12. Sudoł M., Czają K., Cybo J., Duda P: Polimery 2004, 49, 98.

13. Khonakdar H. A., Jafari S. H., Wagenknecht U., Jehnichen D.: Radiat. Phys. Chem. 2006, 75, 78.

14. Costa L., Carpentieri I., Bracco P: Polym. Degr. Stabil. 2008, 93, 1695.

15. Abdul-Kader A. M., Turos A., Radwan R. M., Kelany A. M.: Appl. Surf. Sci. 2009, 255, 7786.

16. Turos A., Abdul-Kader A. M., Ratajczak R., Szonert A.: Vacuum 2009, 83, S54.

17. Oonishi H., Kadoya Y.: J. Orthop. Sci. 2000, 5, 223.

18. Costa L., Luda M. R, Trossarelli L., Brach del Prever E. M., Crova M., Gallinaro R: Biomaterials 1998, 19, 1371.

19. Davey S. M., Orr J. R, Buchanan R J,, Nixon J. R., Bennett D.: Biomaterials 2005, 26, 4993.

20. Lee K.-Y., Pienkowski D.: Wear 1997, 203-204, 375.

21. Wang A., Sun D. C., Yau S.-S., Edwards B., Sokół M., Essner A., Polineni V. K., Stark C, Dumbleton J. H.: Wear 1997, 203, 230.

22. Song J., Liu R, Cremens M., Bonutti R: Wear 1999, 225, 716.

23. Edidin A. A., Rimnac C. M., Goldberg V. M., Kurtz S. M.: Wear 2001, 250, 152.

24. Sobieraj M. C., Kurtz S. M., Rimnac C. M.: Biomateriale 2005, 26, 6430.

25. Vasconcellos L. A., Blando E., Souto A. A., Oliveira M. G, Woitchunas G. R R, Hiibler R.: J. Mater. Sci. - Mater. Med. 2007, 18, 1659.

26. Alhassan S., Goswami T.: Wear 2008, 265, 8.

27. Kurtz S., Medel R J., Manley M.: Current Orthopeadics 2008, 22, 392.

Google Scholar

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 66

PDF Downloads : 26