Bor, çinko, magnezyum ve kalsiyum içeren biyoaktif seramik tozların akrilik kemik çimentosunun ısıl ve mekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi

Akrilik kemik çimentoları toz ve sıvı fazdan oluşan iki bileşenli bir sistemdir. Ortopedik cerrahide protez fiksasyonunu sağlamak amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır. Kemik çimentosunun toz ve sıvı bileşenleri karıştırıldıktan sonra oluşan hamurumsu karışım kendi kendine kürlenebilen bir yapıya sahiptir. Toz bileşendeki benzoil peroksit ile sıvı bileşendeki n,n-dimetilpara-toluidinin tepkimesi sonucu meydana gelen benzoil radikalleri, metil metakrilatın polimerleşme sürecini başlatır. Polimerizasyon tepkimesi ekzotermiktir ve yüksek miktarda ısı açığa çıkmaktadır. Oluşan bu ısı çevredeki sağlıklı kemik dokuya zarar verir. Protezlerdeki aseptik gevşemenin en büyük nedenlerinden biri kemik dokunun ısıl nekroza uğramasıdır. Bir diğer neden kemik çimentolarının düşük mekanik dayanımıdır. Bu çalışmada standart viskoziteye sahip bir akrilik kemik çimentosuna bor, magnezyum, kalsiyum gibi kemik oluşumu ve onarımında etkili olduğu bilinen minerallerden oluşan seramik tozlar eklenerek kompozit bir malzeme oluşturulması ve bu yolla polimerizasyon sıcaklığının düşürülmesi ve mekanik dayanımın arttırılması hedeflenmiştir. Yerli erişimi kolay ve düşük maliyetli olması sebebi ile borik asit (H3BO3), çinko borat (2ZnO.3B2O3.3,5H2O), magnezyum oksit (MgO) ve trikalsiyum fosfat (Ca3(PO4)2) tozları tercih edilmiştir. Seramik tozlar akrilik kemik çimentosunun toz bileşenine farklı miktar ve partikül boyutlarında tekli (unimodal) ve ikili (bimodal) olarak eklenmiştir. Oluşturulan kompozit kemik çimentolarına sıcaklık ölçümü, basma testi ve eğilme testi uygulanmıştır. Kemik çimentosunun polimerizasyon sıcaklığını düşürmede trikalsiyum fosfatın ve mekanik dayanımı arttırmada çinko boratın en etkili olduğu tespit edilmiştir. Bu iki malzemenin kemik çimentosuna farklı oranlarda birlikte eklenerek ısıl ve mekanik açıdan sinerjik etkisi araştırılmıştır. Kemik çimentosuna ağırlıkça %5 oranında ve partikül boyutu 30 mikrondan küçük çinko borat ve ağırlıkça %5 oranında ve partikül boyutu 88 mikrondan büyük trikalsiyum fosfat karıştırılması ile en düşük polimerizasyon sıcaklığı 63°C±3 elde edilmiştir ve kontrol grubu kemik çimentosunun polimerizasyon sonucu ulaştığı sıcaklıktan yaklaşık 31,9 °C daha düşüktür. En yüksek mekanik dayanıma, ağırlıkça %1 oranında ve partikül boyutu 30 mikrondan küçük çinko borat ve ağırlıkça %5 oranında ve partikül boyutu 88 mikrondan büyük trikalsiyum fosfat karıştırılan kemik çimentosu ulaşmıştır. Eğilme modülü 3370,5±331,5 MPa, eğilme dayanımı 61,03±10,4 MPa ve basma dayanımı 116,3±16,45 MPa olarak kaydedilmiştir ve kontrol grubu kemik çimentosundan daha dayanıklıdır. Sonuç olarak bu çalışmada trikalsiyum fosfat ve çinko borat eklenen kemik çimentosunun polimerizasyon sıcaklığının düştüğü ve mekanik dayanımının önemli ölçüde arttığı raporlanmıştır.