Taşkın CEYHAN, MEHMET AŞIK, ATA CAN ATALAR, NİLHAN KAYAMAN APOHAN

Menisküs yırtıklarının atroskopik tamirinde kullanılan poli L-laktik asit sabitleyicilerin erimeme nedenlerinin araştırılması

Amaç: Menisküs yırtıklarının tamirinde kullanılan biyobozunur poli L-laktik asit (PLLA) sabitleyicilerden bazıları erimeyip diz içinde birtakım reaksiyonlara neden olabilmektedir. Bu çalışmada PLLA sabitleyicilerin geç erime nedenleri araştırıldı. Çalışma planı: Çalışmada hiç kullanılmamış üç adet ve diz artroskopisinden sonra altı ay içinde üç hastada semptomların tekrarlaması nedeniyle çıkarılan üç adet PLLA sabitleyici (BioStinger) Fourier transformed infrared (FTIR) spektrometresi ile incelendi. Okların dış ve iç yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (TEM) ve X-ışını fluoroskopisi (XRF) ile incelenip, yüzeylerin fotoğrafları çekildi. İki gruptan birer sabitleyicinin 1H-nükleer manyetik rezonans (1H-NMR) spektrometresi ile yapısal analizi yapıldı. Ayrıca, birer sabitleyici hidrojen peroksit solüsyonu içinde bekletilerek oksidatif hidroliz süreleri kaydedildi. Sonuçlar: FTIR analizinde sabitleyiciler kimyasal yapı bakımından farklılık göstermedi. Tüm sabitleyiciler sıcaklık artışı ile bozunuma uğradı; ancak yeni sabitleyiciler akma gösterirken, kullanılmış olanlar akma göstermedi. Taramalı elektron mikroskopisinde yeni sabitleyicilerin iç yüzeylerinin kesiti homojen görünümde idi; kullanılmışlarda ise kristaller gözlendi. XRF’de bu kristallerin potasyum ve sodyum tuzları olduğu görüldü. 1H-NMR ile incelenen örneklerin ikisi de normal yapıda laktik asit polimeri idi. Yeni sabitleyici hidrojen peroksit içinde 10 günde, kullanılmış olan 30 günde eridi. Çıkarımlar: İki gruptaki sabitleştiriciler arasında, FTIR ve NMR incelemelerinde kimyasal yapı bakımından fark bulunmadı. Kullanılmış sabitleyicilerde oluşan tuzlanma erimeme nedenlerinin en önemlisi olarak kabul edilirken, fiziksel özelliklerindeki değişimlerin de erimeyi geciktirdiği düşünüldü.

Anahtar Kelimeler:

Emilebilir implantlar, Tedavi sonucu, Spektroskopi, fourier transform infraruj, Laktik asit, İnternal fiksatörler, Menisküs, tibial, Floroskopi, Biyouyumlu materyaller, Artroskopi, Polimerler, Mikroskopi, elektron, tarama, Magnetik rezonans spektroskopi

Analysis of degradation failure of poly L-lactic acid fixators used in meniscus tears

Objectives: Biodegradable poly L-lactic acid (PLLA) fixators used in the repair of meniscal tears may cause adverse reactions inside the knee due to delayed degradation. This study was designed to determine the reasons for late degradation of PLLA fixators. Methods: Three unused and three used meniscal PLLA fixators (BioStinger) were analyzed. The latter were removed from three patients due to persisting symptoms within six months after knee arthroscopy. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was performed and external and internal surfaces of the samples were examined by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray fluoroscopy (XRF). Chemical structural analyses of two samples (one from each group) were made by 1H-nuclear magnetic resonance (1H-NMR) spectroscopy. Degradation times of two samples (one from each group) by oxidative hydrolysis in hydrogen peroxide solution were recorded. Results: Chemical structure of used and unused fixators did not differ in FTIR analysis. With increasing temperatures, unused and used fixators showed degradation with and without melt flow, respectively. In SEM analysis, inner sections of unused fixators were homogeneous, whereas those of the used ones exhibited crystals which were found to be sodium and potassium chloride salts in XRF analysis. The 1H-NMR spectrum of used and unused samples showed the normal pattern of lactic acid polymer. The unused and used fixators degraded in hydrogen peroxide solution in 10 days and 30 days, respectively. Conclusion: Both fixators had the same chemical structure in FTIR and NMR analyses. Formation of salt crystals seemed to be the most important cause of degradation failure, while changes in the physical properties of fixators were thought to be associated with delayed degradation.

Keywords:

Absorbable Implants, Treatment Outcome, Spectroscopy, Fourier Transform Infrared, Lactic Acid, Internal Fixators, Menisci, Tibial, Fluoroscopy, Biocompatible Materials, Arthroscopy, Polymers, Microscopy, Electron, Scanning, Magnetic Resonance Spectroscopy,

___

1. Asik M, Atalar AC, Debre M, Sen C. Problems associated with late resorption of bioabsorbable meniscus repair devices. [Article in Turkish] Acta Orthop Traumatol Turc 2001;35:442-7.
2. Asik M, Atalar AC. Failed resorption of bioabsorbable meniscus repair devices. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2002;10:300-4.
3. Ross G, Grabill J, McDevitt E. Chondral injury after meniscal repair with bioabsorbable arrows. Arthroscopy 2000;16:754-6.
4. Seil R, Rupp S, Dienst M, Mueller B, Bonkhoff H, Kohn DM. Chondral lesions after arthroscopic meniscus repair using meniscus arrows. Arthroscopy 2000;16:E17.
5. Sims WF, Simonian PT. Delayed degradation of bioabsorbable meniscal fixators. Arthroscopy 2001;17:E11.
6. Song EK, Lee KB, Yoon TR. Aseptic synovitis after meniscal repair using the biodegradable meniscus arrow. Arthroscopy 2001;17:77-80.
7. Athanasiou KA, Agrawal CM, Barber FA, Burkhart SS. Orthopaedic applications for PLA-PGA biodegradable polymers. Arthroscopy 1998;14:726-37.
8. Weiler A, Hoffmann RF, Stahelin AC, Helling HJ, Sudkamp NP. Biodegradable implants in sports medicine: the biological base. Arthroscopy 2000;16:305-21.
9. Pişkin E. Polimerler II, Mühendislik polimerleri. İstanbul: Pagev Yayınları; 1999.
10. Walton M, Cotton NJ. Long-term in vivo degradation of poly- L-lactide (PLLA) in bone. J Biomater Appl 2007;21:395-411.
11. Bergsma EJ, Rozema FR, Bos RR, de Bruijn WC. Foreign body reactions to resorbable poly (L-lactide) bone plates and screws used for the fixation of unstable zygomatic fractures. J Oral Maxillofac Surg 1993;51:666-70.
12. Barber FA, Dockery WD. Long-term absorption of poly-Llactic acid interference screws. Arthroscopy 2006;22:820-6.
13. Pihlajamaki H, Bostman O, Manninen M, Paivarinta U, Tormala P, Rokkanen P. Absorbable plugs of self-reinforced poly-L-lactic acid in the internal fixation of rabbit distal femoral osteotomies. Clin Orthop Relat Res 1994; (298):277-85.
14. Bostman OM. Absorbable implants for the fixation of fractures. J Bone Joint Surg [Am] 1991;73:148-53.
15. Sabino MA, Gonzalez S, Marquez L, Feijoo JL. Study of the hydrolytic degradation of polydioxanone PPDX. Polymer Degradation and Stability 2000;69:209-16.
16. Bucholz RW, Henry S, Henley MB. Fixation with bioabsorbable screws for the treatment of fractures of the ankle. J Bone Joint Surg [Am] 1994;76:319-24.
17. Matsusue Y, Yamamuro T, Oka M, Shikinami Y, Hyon SH, Ikada Y. In vitro and in vivo studies on bioabsorbable ultra-high-strength poly(L-lactide) rods. J Biomed Mater Res 1992;26:1553-67.
18. Pişkin E. Polimer teknolojisine giriş. İstanbul: İnkılap Kitabevi; 1987.
19. Andriano KP, Pohjonen T, Törmälä P. Processing and characterization of absorbable polylactide polymers for use in surgical implants. J Appl Biomater 1994;5:133-40.
20. Fellander-Tsai L, Hogberg E, Wredmark T, Arner P. In vivo physiological changes in the synovial membrane of the knee during reperfusion after arthroscopy. A study using the microdialysis technique. J Bone Joint Surg [Br] 2002;84:1194-8.