ANSYS 블로그
September 25, 2019
PMMA는 무엇이고 의료계에서 어떻게 사용되나요?
폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate) 또는 PMMA는 플렉시글라스(Plexiglas) 및 아크릴 등 다양한 이름으로 알려져 있습니다. PMMA 재료의 생체 적합성으로 인해 "본 시멘트(Bone Cement)"라는 의학적 별명을 얻었습니다.
PMMA는 종종 창문, 수족관, 하키 링크 등 모든 분야에서 유리보다 더 가볍지만, 잘 깨지지 않아 대안 재료로 사용됩니다. 따라서 이 가공하기 쉽고, 가격이 저렴하며, 다용도로 활용 가능한 재료가 틀니, 뼈 임플란트 등에도 사용된다는 사실은 상상하기 어렵습니다.
PMMA는 자극적이고 발암 가능성이 있는 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA)를 중합하여 형성되었지만 생물학적으로 매우 적합합니다.
PMMA 재료의 생체 적합성은 틀니 제조업체에게는
희소식입니다.
이러한 생체 적합성은 PMMA에 다음과 같은 내성이 있기 때문입니다.
- 온도 스트레스
- 화학 반응
- 인체 조직
- 응용 생물학적 제법
PMMA는 골 시멘트로서 임플란트와 뼈 사이의 틈을 채우는 데 사용됩니다. PMMA 재료는 생체에 적합하고 병원에서도 중합이 간단하기 때문에 이러한 시술에 적합합니다.
그러나 재료 특성을 더 잘 이해하면 PMMA가 생체 내 임플란트에 항상 좋은 옵션인지 여부에 대한 답을 얻을 수 있습니다.
PMMA 재료는 생체에 적합하지만 항상 최고의 의료 옵션이 될 수 있는가?
수술실에서 골 시멘트는 분말과 액체로 만들어집니다. 분말은 MMA 공중합체로 구성되어 있고 액체에는 MMA 단량체와 화학적 촉진제 및 억제제가 포함되어 있습니다.
분말과 액체를 혼합하면 뼈와 임플란트 사이에 도포할 수 있는 퍼티가 만들어집니다. 퍼티는 타일 사이의 줄눈과 같다고 생각하면 됩니다. 임플란트를 뼈에 고정합니다.
그러나 PMMA 재료가 이 작업에 적합하지 않은 데에는 여러 가지 이유가 있습니다.
PMMA 재료의 생체적합성은 임플란트를 뼈에 고정하는데 있어 신뢰할 수 있는 옵션입니다. 하지만 이것이 최선의 옵션일까요?
- PMMA의 파괴 인성은 0.7Mpa∙m1/2 ~ 1.6MPa∙m1/2인 반면, 뼈의 파괴 인성은 3.5Mpa∙m1/2 ~ 6.6MPa∙m1/2 사이입니다.
- PMMA는 중합 온도가 높습니다.
PMMA와 뼈의 파괴 인성 간의 차이는 뼈나 임플란트에 영향을 미치지 않는 상황에서 충격이 시멘트를 깨뜨리는 원인이 될 수 있습니다.
또한 연구에 따르면 발열 중합으로 인해 퍼티는 신체 외부에서 80C 이상, 신체 내부에서 약 50C까지 온도가 올라갈 수 있으며, 이는 뼈를 손상시킬 수 있습니다. 이는 환자의 회복 시간이 길어지는 것을 의미합니다.
또한 소량의 중합되지 않은 MMA가 시멘트에 남아 있을 수 있습니다. 이러한 구성 요소는 신체의 다른 부분으로 침투하여 저혈압을 유발할 수 있습니다.
PMMA는 골 시멘트로 문제가 있을 수 있지만, 많은 상황에서 여전히 가장 나은 재료 옵션입니다. 그러나 연구자들은 골 시멘트용으로 더 나은 재료를 찾고 있습니다.
PMMA 재료의 생체 적합성으로 의사들이 얻는 이점
PMMA는 여러 의료 시술에 필요한 중요한 재료입니다. 예를 들어, 착색이 쉽고 성형이 빠르기 때문에 틀니와 충전재를 만드는 데 사용됩니다.
그 결과 의사들은 PMMA 재료를 사용하여 원래 치아의 크기와 색상에 가장 근접하게 일치하는 틀니와 충전재를 만들 수 있게 되었습니다.
PMMA 재료는 또한 눈에도 사용해왔습니다. 오늘날까지 PMMA는 하드 콘택트렌즈나 인공수정체로 사용되었습니다.
PMMA의 안과 사용은 놀라운 발견을 통해 시작되었습니다. 영국 공군과 함께 일하는 안과 의사 해롤드 리들리(Harold Ridley) 경은 앞 유리가 깨져 눈에 박힌 PMMA 파편이 유리 파편만큼 거부 반응을 일으키지 않는다는 사실을 발견했습니다.
PMMA 재료의 생체 적합성은 하드 콘택트렌즈와 인공수정체를 만드는 데 매우 적합했습니다. 그러나 더 부드러운 재료가 시장을 지배했습니다.
이로 인해 리들리는 백내장으로 고생하는 사람들의 손상된 수정체를 대체하기 위해 PMMA를 사용해보기로 했습니다. 그는 1949년에 세인트 토마스 병원에서 영구 이식을 시술했습니다.
수많은 PMMA 기반 공중합체 및 실리콘 기반 소재가 현재 인공 수정체 시장에서 PMMA와 경쟁하고 있습니다. 이러한 재료는 유연하여 취성이 적다는 장점이 있습니다.
콘택트렌즈의 경우 소프트렌즈가 더 편할 수 있습니다. 또한 최근 산소 투과율이 향상됨에 따라 환자들은 소프트 콘택트렌즈를 좀 더 선호하고 있습니다.
PMMA 재료는 의료 산업에서 많이 사용됩니다. 아직 흔하지는 않지만 PMMA와 유사한 재료의 발전은 많은 사람들의 삶을 계속해서 향상시킬 것입니다.
재료 특성이 사람들의 삶을 어떻게 개선할 수 있는지 자세히 알아보려면 여기에서 의료 재료 정보 소스에 액세스하십시오.
이 블로그는 Granta 웹사이트에 있었던 션 뉴햄(Sean Newham)의 블로그 내용을 발췌한 것입니다.