カーボンナノチューブと酸化グラフェンを含むポリメチルメタクリレート系骨セメント。物理的、機械的、生物学的特性の概要

Polymethyl Methacrylate-Based Bone Cements Containing Carbon Nanotubes and Graphene Oxide: An Overview of Physical, Mechanical, and Biological Properties.

• Sanaz Soleymani Eil Bakhtiari
• Hamid Reza Bakhsheshi-Rad
• Saeed Karbasi
• Mohamadreza Tavakoli
• Mahmood Razzaghi
• Ahmad Fauzi Ismail
• Seeram RamaKrishna
• Filippo Berto

抄録

世界中で毎年何百万人もの人が骨疾患に罹患し、整形外科手術を必要としています。ポリメチルメタクリレート（PMMA）ベースの骨セメント（BC）は、生体適合性に優れ、インプラントによる骨の一次固定性に優れているため、様々な整形外科手術や外傷手術の固定用インプラントとして不可欠な材料の一つとなっています。一方で、これらの骨セメントは、骨の形成や生理活性が低いこと、機械的特性が低いことなどの欠点があり、骨セメント（BC）の破損につながる可能性がある。そのため，さまざまな種類のセラミックやポリマーを補強材として使用したり，複合材料を製造したりすることで，骨セメント（BC）の破損をなくすことに多くの研究が集中してきた．本レビューでは、カーボンナノチューブ（CNT）,酸化グラフェン（GO）,炭素系化合物を含むPMMAベースのBCs複合材料の機械的特性,自己硬化特性,生体適合性,生体活性を評価することを目的としている。本研究では、PMMA系BCsにおける補強剤としてのCNTとGOの効果を比較した。今後のPMMAベースBCの研究では、これらのカーボンベースの補強剤の組み合わせを検討することで、より良い特性が得られる可能性がある。

Every year, millions of people in the world get bone diseases and need orthopedic surgery as one of the most important treatments. Owing to their superior properties, such as acceptable biocompatibility and providing great primary bone fixation with the implant, polymethyl methacrylate (PMMA)-based bone cements (BCs) are among the essential materials as fixation implants in different orthopedic and trauma surgeries. On the other hand, these BCs have some disadvantages, including Lack of bone formation and bioactivity, and low mechanical properties, which can lead to bone cement (BC) failure. Hence, plenty of studies have been concentrating on eliminating BC failures by using different kinds of ceramics and polymers for reinforcement and also by producing composite materials. This review article aims to evaluate mechanical properties, self-setting characteristics, biocompatibility, and bioactivity of the PMMA-based BCs composites containing carbon nanotubes (CNTs), graphene oxide (GO), and carbon-based compounds. In the present study, we compared the effects of CNTs and GO as reinforcement agents in the PMMA-based BCs. Upcoming study on the PMMA-based BCs should concentrate on trialing combinations of these carbon-based reinforcing agents as this might improve beneficial characteristics.