Estudio sobre las propiedades mecánicas de cementos óseos preparados con metacrilatos funcionalizados

Los cementos óseos son materiales poliméricos que se utilizan con el objeto de fijar prótesis metálicas. Han estado en el mercado por casi 40 años desde que Sir John Charnley propuso su uso en ortopedia. Los cementos óseos convencionales exhiben altos calores de reacción, alta contracción y un elevado contenido de monómero residual; estas propiedades se traducen en un comportamiento mecánico inadecuado y finalmente en el aflojamiento de la prótesis. Nuevas formulaciones hacen uso de activadores de baja toxicidad, monómeros de bajo calor de reacción y cerámicos bioactivos para mejorar la biocompatibilidad. En este trabajo reportamos el uso de mezclas de metacrilato de metilo con ácido metacrílico (MAA) o dietil amino etil metacrilato (DEAEMA) en la síntesis de cementos óseos. Tiempos de curado y propiedades en tensión, compresión y flexión son reportadas en muestras sin y con acondicionamiento en fluido corporal simulado. Tiempos de curado cortos fueron observados en cementos preparados con MAA mientras que tiempos largos fueron obtenidos en muestras que contenían DEAEMA. Los ensayos mecánicos mostraron un aumento en la resistencia a la compresión y flexión en aquellos cementos que contenían ácido metacrílico comparada con la exhibida por los cementos preparados sin comonómero. Elevadas temperaturas de transición vítrea fueron asociadas a este comportamiento. Los cementos óseos preparados con DEAEMA en altas concentraciones presentaron una resistencia a la tensión, flexión y compresión menor a la obtenida con el cemento preparado sin comonómero. En general, las propiedades mecánicas exhibidas por estos cementos experimentales fueron comparables a las propiedades de cementos óseos comerciales disponibles en México. Sin embargo, las muestras acondicionadas en fluido corporal simulado presentaron una reducción en sus propiedades después de 3 meses de acondicionamiento. Pese a esto, el valor mínimo de resistencia a la compresión sugerido para su uso como cemento óseos (70 MPa) fue cumplido en todas las formulaciones excepto en aquellas preparadas con DEAEMA en altas concentraciones.Peer Reviewe

Estudio sobre las propiedades mecánicas de cementos óseos preparados con metacrilatos funcionalizados

Los cementos óseos son materiales poliméricos que se utilizan con el objeto de fijar prótesis metálicas. Han estado en el mercado por casi 40 años desde que Sir John Charnley propuso su uso en ortopedia. Los cementos óseos convencionales exhiben altos calores de reacción, alta contracción y un elevado contenido de monómero residual; estas propiedades se traducen en un comportamiento mecánico inadecuado y finalmente en el aflojamiento de la prótesis. Nuevas formulaciones hacen uso de activadores de baja toxicidad, monómeros de bajo calor de reacción y cerámicos bioactivos para mejorar la biocompatibilidad. En este trabajo reportamos el uso de mezclas de metacrilato de metilo con ácido metacrílico (MAA) o dietil amino etil metacrilato (DEAEMA) en la síntesis de cementos óseos. Tiempos de curado y propiedades en tensión, compresión y flexión son reportadas en muestras sin y con acondicionamiento en fluido corporal simulado. Tiempos de curado cortos fueron observados en cementos preparados con MAA mientras que tiempos largos fueron obtenidos en muestras que contenían DEAEMA. Los ensayos mecánicos mostraron un aumento en la resistencia a la compresión y flexión en aquellos cementos que contenían ácido metacrílico comparada con la exhibida por los cementos preparados sin comonómero. Elevadas temperaturas de transición vítrea fueron asociadas a este comportamiento. Los cementos óseos preparados con DEAEMA en altas concentraciones presentaron una resistencia a la tensión, flexión y compresión menor a la obtenida con el cemento preparado sin comonómero. En general, las propiedades mecánicas exhibidas por estos cementos experimentales fueron comparables a las propiedades de cementos óseos comerciales disponibles en México. Sin embargo, las muestras acondicionadas en fluido corporal simulado presentaron una reducción en sus propiedades después de 3 meses de acondicionamiento. Pese a esto, el valor mínimo de resistencia a la compresión sugerido para su uso como cemento óseos (70 MPa) fue cumplido en todas las formulaciones excepto en aquellas preparadas con DEAEMA en altas concentraciones.Peer Reviewe

Morphological and Mechanical Properties of Electrospun Polycaprolactone Scaffolds: Effect of Applied Voltage

The aim of this work is to investigate the effect of the applied voltage on the morphological and mechanical properties of electrospun polycaprolactone (PCL) scaffolds for potential use in tissue engineering. The morphology of the scaffolds was characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and the BET techniques for measuring the surface area and pore volume. Stress-strain curves from tensile tests were obtained for estimating the mechanical properties. Additional studies for detecting changes in the chemical structure of the electrospun PCL scaffolds by Fourier transform infrared were performed, while contact angle and X-ray diffraction analysis were realized for determining the wettability and crystallinity, respectively. The SEM, AFM and BET results demonstrate that the electrospun PCL fibers exhibit morphological changes with the applied voltage. By increasing the applied voltage (10 to 25 kV) a significate influence was observed on the fiber diameter, surface roughness, and pore volume. In addition, tensile strength, elongation, and elastic modulus increase with the applied voltage, the crystalline structure of the fibers remains constant, and the surface area and wetting of the scaffolds diminish. The morphological and mechanical properties show a clear correlation with the applied voltage and can be of great relevance for tissue engineering

Damage Evolution and Fracture Events Sequence Analysis of Core-Shell Nanoparticle Modified Bone Cements by Acoustic Emission Technique

In this research, damage in bone cements that were prepared with core-shell nanoparticles was monitored during four-point bending tests through an analysis of acoustic emission (AE) signals. The core-shell structure consisted of poly(butyl acrylate) (PBA) as rubbery core and methyl methacrylate/styrene copolymer (P(MMA-co-St)) as a glassy shell. Furthermore, different core-shell ratios 20/80, 30/70, 40/60, and 50/50 were prepared and incorporated into the solid phase of the bone cement formulation at 5, 10, and 15 wt %, respectively. The incorporation of a rubbery phase into the bone cement formulation decreased the bending strength and bending modulus. The AE technique revealed that the nanoparticles play an important role on the fracture mechanism of the bone cement, since a higher amount of AE signals (higher amplitude and energy) were obtained from bone cements that were prepared with the nanoparticles in comparison with those without nanoparticles (the reference bone cement). The SEM examination of the fracture surfaces revealed that all of the bone cement formulations exhibited stress whitening, which arises from the development of crazes before the crack propagation. Finally, the use of the AE technique and the fracture surface analysis by SEM enabled insight into the fracture mechanisms that are presented during four-point bending test of the bone cement containing nanoparticles

Synthesis and characterization of a hybrid (chitosan-g-glycidyl methacrylate)-xanthan hydrogel

Core-shell nanoparticles consisting of polybutyl acrylate (PBA) rubbery core and a polymethyl methacrylate (PMMA) shell, with different core-shell ratios, were synthesized in order to enhance the fracture toughness of the acrylic bone cements prepared with them. It was observed by TEM and SEM that the core-shell nanoparticles exhibited a spherical morphology with ca. 120 nm in diameter and that both modulus and tensile strength decreased by increasing the PBA content; the desired structuring pattern in the synthesized particles was confirmed by DMA. Also, experimental bone cements were prepared with variable amounts (0, 5, 10 and 20 wt.%) of nanoparticles with a core-shell ratio of 30/70 in order to study the influence of these nanostructured particles on the physicochemical, mechanical and fracture properties of bone cements. It was found that the addition of nanostructured particles to bone cements caused a significant reduction in the peak temperature and setting time while the glass transition temperature (Tg) of cements increased with increasing particles content. On the other hand, modulus and strength of bone cements decreased when particles were incorporated but fracture toughness was increased. " 2012 Elsevier B.V. All Rights Reserved.",,,,,,"10.1016/j.msec.2012.12.087",,,"http://hdl.handle.net/20.500.12104/44925","http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84873413782&partnerID=40&md5=52613b7fe31bce7698c1259eda217653",,,,,,"3",,"Materials Science and Engineering C",,"173

Synthesis and characterization of core-shell nanoparticles and their influence on the mechanical behavior of acrylic bone cements

Core-shell nanoparticles consisting of polybutyl acrylate (PBA) rubbery core and a polymethyl methacrylate (PMMA) shell, with different core-shell ratios, were synthesized in order to enhance the fracture toughness of the acrylic bone cements prepared with them. It was observed by TEM and SEM that the core-shell nanoparticles exhibited a spherical morphology with ca. 120 nm in diameter and that both modulus and tensile strength decreased by increasing the PBA content; the desired structuring pattern in the synthesized particles was confirmed by DMA. Also, experimental bone cements were prepared with variable amounts (0, 5, 10 and 20 wt.%) of nanoparticles with a core-shell ratio of 30/70 in order to study the influence of these nanostructured particles on the physicochemical, mechanical and fracture properties of bone cements. It was found that the addition of nanostructured particles to bone cements caused a significant reduction in the peak temperature and setting time while the glass transition temperature (Tg) of cements increased with increasing particles content. On the other hand, modulus and strength of bone cements decreased when particles were incorporated but fracture toughness was increased. © 2012 Elsevier B.V. All Rights Reserved