Characterization of Bone Cements Prepared with Either Hydroxyapatite, α-TCP or Bovine Bone / Caracterización de cementos óseos preparados con hidroxiapatita, α-TCP o hueso bovino

ABSTRACT

In this work, we report the preparation of bone cements by using methyl methacrylate (MMA) as a base monomer and either hydroxyapatite (HA), alpha tricalcium phosphate (α-TCP) or bovine bone particles as bioactive fillers. In general, it was observed that curing times increased by the addition of any of these fillers (from 4 to 6.7 min). Maximum temperatures decrease slightly by the addition of 20 wt.% of either α-TCP or bovine bone (80.3°C and 73.2°C respectively) but it did not change by the addition of HA (84.3°C) with respect to PMMA only bone cement used as control. Residual monomer content was lower than 4% in the bioactive bone cements. By using α-TCP or bovine bone compressive strength increased with respect to the unfilled bone cement but it was reduced when HA was used. However, all these formulations fulfill the 70 MPa required for bone cement use. Flexural strength was increased by using either a-TCP o bovine bone but the addition of HA decreased this properties compared to the base bone cement. However, the minimum flexural strength (50 MPa) was fulfilled only in those experimental formulations containing low amounts of α-TCP. The minimum tensile strength (30 MPa) was satisfied by all formulations but it was always lower than the exhibited by the unfilled bone cement.

RESUMEN

Este trabajo reporta la preparación de cementos óseos utilizando metacrilato de metilo (MMA) como monómero base y rellenos bioactivos tales como hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico alfa (α-TCP) o hueso bovino. En general, los tiempos de curado aumentaron con la inclusión de estos refuerzos (de 4 hasta 6.7 min). La temperatura máxima alcanzada durante la polimerización del cemento disminuyó ligeramente al adicionar 20% de α-TCP o hueso bovino (80.3°C y 73.2°C respectivamente) y se mantuvo sin cambio en las formulaciones con HA (84.3°C) con respecto al control de solo PMMA. El contenido de monómero residual en los cementos bioactivos fue menor al 4%. La presencia de α-TCP o hueso bovino aumentó la resistencia a la compresión del cemento base y la adición de HA la disminuyó, cumpliendo en todos los casos con la resistencia mínima a la compresión (70 MPa) sugerida para su uso como cemento óseo. La adición de α-TCP o hueso bovino aumentó la resistencia a la flexión del cemento base pero la adición de HA la redujo aunque el requerimiento mínimo de resistencia a la flexión (50 MPa) fue cumplido solamente al usar concentraciones bajas de α-TCP. La resistencia tensil mínima (30 MPa) fue satisfecha por todas las formulaciones aunque siempre fue menor que la exhibida por el cemento base.