Autor(es): Rodrigues, Ana Francisca de Campos Simão Bettencourt, 1969-
Data: 2013
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/9684
Origem: Repositório da Universidade de Lisboa
Assunto(s): Química física; Ortopedia; Teses de doutoramento - 2013
Tese de doutoramento em Farmácia (Química Farmacêutica), apresentada à Universidade de Lisboa através da Faculdade de Farmácia, 2006
O cimento acrílico ou polimetilmetacrilato (PMMA) é um biomaterial utilizado em próteses cimentadas da anca. A perda asséptica dos componentes das artroplastias cimentadas é considerada uma das complicações determinantes do insucesso dos implantes a longo prazo. Com o objectivo de clarificar os factores desencadeantes da intolerância ao PMMA realizaram-se estudos in vitro de estabilidade físico-química do cimento acrílico e de avaliação biológica de extractos de PMMA e soluções de metilmetacrilato (MMA). A cinética de dissolução do monómero, metilmetacrilato, foi analisada recorrendo- -se à cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para a sua quantificação. Optimizou- -se e validou-se a técnica cromatográfica utilizada. As propriedades de superfície do cimento acrílico, energia e composição química, foram igualmente avaliadas. A energia de superfície foi calculada pelo método de Wu, utilizando- -se a técnica da placa de Wilhelmy para determinação dos ângulos de contacto. Recorreu- -se à espectroscopia de fotoelectrões X (XPS) para caracterização da composição química. O estudo do efeito da composição do meio e das condições de conservação do PMMA evidenciou que a libertação do MMA a partir do polímero corresponde a um fenómeno superficial com uma libertação inicial rápida do monómero residual. O envelhecimento do cimento acrílico em solução induziu um aumento de hidrofilia e alteração da composição química da superfície do PMMA. A diminuição da pressão no método de preparação do polímero provocou uma diminuição na libertação do monómero quando a mistura dos constituintes é feita sob vácuo a 0,154 bar e não influenciou a evolução da variação da energia de superfície do PMMA. O etanol aumentou a libertação do MMA a partir da matriz do polímero, mas não influenciou a variação das propriedades de superfície do PMMA. O metanol, o diclorometano e o clorofórmio não influenciaram a libertação do monómero nem alteraram a variação da molhabilidade da superfície do polímero. A avaliação do efeito biológico realizada em culturas de macrófagos, indicou que os extractos de PMMA desencadeiam um aumento da produção de espécies reactivas e uma diminuição da produção de óxido nítrico, em parte devido à acção do MMA.
Acrylic bone cement or polymethylmethacrylate (PMMA) is a biomaterial commonly used for anchoring cemented prosthesis to the bone. Aseptic loosening is a major problem, limiting the long-term success of these implants. The present work is a contribution for the understanding of biocompatibility problems associated with acrylic cement application. In vitro physical-chemical stability studies and biological evaluation of PMMA extracts and methylmethacrylate (MMA) solutions were performed. Kinetic dissolution studies on methylmethacrylate monomer were conducted. High- -performance liquid chromatography was used for MMA quantification and validation of the analytical method was performed. Surface properties, such as surface energy and surface composition, were also evaluated. Surface energy was estimated by Wu´s method and contact angle determination was performed by the Wilhelmy Plate technique. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used for surface composition characterization. The effect of different media composition and storage conditions on MMA dissolution profile was also studied. The results showed that monomer dissolution rate decreases with time. MMA release from the polymer matrix seems to be a simple diffusion process. PMMA aging in solution increased bone cement hydrophilicity and changed surface chemical composition. Monomer release was significantly reduced in bone cement obtained at 0,154 bar vacuum pressure. Cement mixing under partial vacuum did not change the wettability properties of the cement surface. Ethanol enhanced the leaching of the monomer from the polymer matrix and did not influence PMMA surface properties. Methanol, dichloromethane and chloroform did not affect monomer release from PMMA, nor bone cement wettability. The biological evaluation performed on cultured macrophages showed that PMMA extracts increased reactive species and decreased nitric oxide production partly due to the MMA effect.
