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Abstract
During the last few decades interest in resorbable polymeric materials has been steadily
increasing. As with other materials for implantable devices, they have to satisfy
several biological and technical requirements. Implants should maintain adequate mechanical
properties in vivo for the time required and degrade at an effective rate. The conditions of polymer
synthesis, further processing into implants and the sterilization process determine
the mechanical properties of resorbable implants. Degradation of implants is manifested
by implant fragmentation, strength loss and the decrease of polymer molecular weight.
The rate of degradation and the tissue reaction are strongly effected by the material
chemical composition and to some extent also by the mechanical properties.
Potentially, devices made from bioresorbable polymers can overcome problems associated
with metal implants like stress protection, potential for corrosion, wear and debris
formation, as well as the necessity of implant removal. Resorbable polymers have proven
to be good materials for a range of devices in trauma surgery. However, modifications
and optimizations are still required. Three-dimensional porous scaffolds in various
geometrical forms offer a good potential for the manufacture of tissue-engineered
implants in the future.
Zusammenfassung
Während der letzten Jahrzehnte ist das Interesse für resorbierbare Polymere ständig
gewachsen. Wie andere Implantatmaterialien haben sie verschiedene, biologische und
technische Anforderungen zu erfüllen. Die Implantate sollten in vivo während der geforderten
Zeit über ausreichende mechanische Eigenschaften verfügen und mit einer effizienten
Abbaurate degradieren.
Die Bedingungen der Polymersynthese, der weiteren Verarbeitung zu Implantaten und
der Sterilisation bestimmen die mechanischen Eigenschaften resorbierbarer Implantate.
Ihre Degradation erfolgt durch Fragmentierung, Festigkeitsverlust und Abnahme des
Molekulargewichts der Polymere. Die Degradationsgeschwindigkeit und die Gewebereaktionen
werden durch die chemische Zusammensetzung der Materialien stark und in einem gewissen
Ausmass auch durch die mechanischen Eigenschaften beeinflusst.
Implantate aus resorbierbaren Polymeren verfügen über das Potential die Probleme metallischer
Implantate wie «stress protectionå, Korrosionsgefahr, Auftreten von Abrieb und Verschleisspartikel
sowie die Notwendigkeit der Implantatentfernung zu umgehen. Mit resorbierbaren Polymeren
konnte der Beweis erbracht werden, dass sie sich als Material für eine Reihe von Anwendungen
in der Traumachirurgie eignen. Es sind jedoch weitere Modifikationien und Optimierungen
notwendig. Dreidimensionale, poröse Gerüststrukturen verschiedener geometrischer Formen
eröffnen für die Zukunft eine gute Perspektive zur Herstellung von implantation aus
künstlichen Geweben.
Résumé
Depuis une vingtaine d'années, on assiste à une utilisation de plus en plus répandue
des matériaux polymériques résorbables. Comme pour d'autres matériaux implantables,
il existe un certain nombre de préalables biologiques et techniques. Il faut que les
propriétés mécaniques des implants persistent à un niveau adéquat pour un temps satisfaisant
après l'implantation et qu'ils se dégradent à une vitesse connue et reproductible.
Après la synthèse des polymères, l'usinage du matériau brut pour fabriquer les implants
ainsi que la stérilisation de ceux-ci déterminent les proprétés mécaniques des implants
résorbables. La dégradation des implants se manifeste par une fragmentation de ceuxci,
une perte de leur résistance et une diminution du poids moléculaire du polymère. La
vitesse de dégradation et les réactions tissulaires dépendent fortement de la composition
chimique du matériau et également de ses propriétés mécaniques.
Des implants en polymères résorbables constituent un moyen potentiel d'éviter les
problèmes associés aux implants métalliques comme les contraintes, la corrosion potentielle,
l'usure et les débris d'usure ainsi que la nécessité de retirer l'implant. L'intérêt
de polymères résorbables est maintenant démontré pour plusieurs indications en traumatologie.
Des modifications et des perfections restent à faire. Des implants poreux tridimensionnels
préformés en plusieurs configurations géométriques ouvrent de nouvelles perspectives
de génie tissulaire dans le domaine de l'implantation osseuse.
Resumen
Durante las últimas décadas, los materiales poliméricos réabsorbibles han venido siendo
objeto de creciente interés. Al igual que el resto de materiales para dispositivos
implantables, tienen que satisfacer diversos requisitos biológicos y técnicos. Los
implantes han de ser capaces de mantener unas propiedades mecánicas adecuadas in vivo
durante el tiempo para el que se precisan y de degradarse a un ritmo eficaz. Las condiciones
de la síntesis de los polímeros, su posterior procesado hasta convertirlos en implantes
y el proceso de esterilización determinan las propiedades mecánicas de los implantes
reabsorbibles. La degradación de los implantes se manifiesta por la fragmentación
del implante, périda de resistencia y disminución del peso molecular del polímero.
El ritmo de degradación y la reacción de los tejidos están fuertemente influidos por
la composición química del material y hasta cierto grado, también por sus propiedades
mecánicas.
Los dispositivos fabricados con polímeros biorreabsorbibles pueden, en potencia, solucionar
los problemas asociados a los implantes metálicos como son la necesidad de protección
contra las tensiones, posibilidad de corrosión, desgaste y formación de residuos,
así como la necesidad de retirar el implante. Los polímeros reabsorbibles han demostrado
su utilidad como materiales para una serie de dispositivos utilizados en cirugía traumatológica.
No obstante, siguen siendo necesarias modificaciones y optimizaciones. Los andamiajes
o soportes porosos tridimensionales con distintas formas geométricas ofrecen un buen
potencial para la fabricación de implantes realizados mediante ingeniería de tejidos
en el futuro.
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References
- Biodegradable polymers in medicine and surgery.in: Kronenthal R Oser Z Martin E Polymers in medicine and surgery. Plenum Press, New York1975
- Hollinger JO Biomedical applications of synthetic biodegradable polymers. CRC Press, Boca Raton, FL1995
- Polyglycolic acid sutures.Arch. Surg. 1970; 100: 486-490
- A new absorbable suture.J Biomed. Mater. Res. Symposium. 1971; 1: 43-58
- Vicryl (Polyglactin 910) synthetic absorbable sutures.Am. J. Surg. 1974; 128: 19-23
- Polydioxanone (PDS), a novel monofilament synthetic absorbable suture.Surg. Gynecol. Obstet. 1981; 153: 497-507
- A new synthetic monofilament absorbable suture made from polytrimethylene carbonate.Surg. Gynecol. Obstet. 1985; 161: 213-222
- Monocryl® suture, a new ultra-pliable absorbable monofilament suture.Biomaterials. 1995; 16: 1141-1148
- Resorbable polymers for internal fixation.Clin. Materials. 1992; 10: 13-20
- Bioresorbable internal fixation devices — Mechanical properties and future trends in production technologies.in: Leung KS Hung LK Leung P.Ch. Biodegradable Implants in Fracture Fixation. Chinese Univ. Hong Kong & World Scientific Publ, Hong Kong1994: 249-258
- Lactic/glycolic acid polymers.in: Gregoriadis G Drug Carriers in Biology and Medicine. Academic Press, London1979: 237-270
- Fabrication of resorbable microporous intravascular stents for gene therapy applications.ASAIO J. 1994; 40: 84-589
- Resorbable materials of poly(L-lactide). III. Porous materials for medical applications.Colloid Polym. Sci. 1983; 261: 477-484
- Growth of a neo-artery induced by a biodegradable polymeric vascular prosthesis.Makromol. Chem., Rapid Commun. 1983; 4: 213-219
- Joint resurfacing using allograft chondrocytes and synthetic biodegradable polymer scaffolds.J. Biomed. Mater. Res. 1994; 28: 891-899
- In vitro growth and activity of primary chondrocytes on a resorbable polylactide three-dimensional scaffold.J Biomed. Mater. Res. 2000; 49: 183-191
- Bone regeneration with resorbable polymeric membrane. III. Effect of poly (L-lactide) membrane pore size on the bone healing process in large defects.J. Biomed. Mater. Res. 1996; 31: 385-394
- Regeneration of segmental diaphyseal defects in the sheep tibiae using resorbable polymeric membranes. A preliminary study.J. Orthop. Trauma. 1999; 13: 187-195
- Biomedical Polymers.Rev. Macromol. Chem. 1966; 1: 355-391
- Ultrastructural observations of cells at the interface of a biodegradable polymer: Polyglactin 910.J. Biomed. Mater. Res. 1983; 17: 185
- Tissue reaction to the biodegradable polylactic acid suture.Oral Surg. 1971; 31: 134
- Adverse tissue reaction to bioresorbable fixation devices.Clin. Orthop. 2000; 371: 216
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