Redefining Bone Fracture Treatments: Injectable TATO Composites as degradable implantable fixators

QC 20250321

Embargo till och med 2026-04-11 godkänt av skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post 2025-03-21

Abstract

Metallplattor och skruvar har i årtionden varit guldstandarden för öppenreposition och intern fixering (ORIF) vid behandling av komplexa benfrakturer.Deras rigida geometri och mekaniska egenskaper medför dock vissa nackdelar,vilket skapar ett behov av mer patientanpassade behandlingar. Injicerbaraviskösa kemiska blandningar som kan härda med hjälp av fotokemi till starkakompositer för frakturbehandling har visat stor potential i laboratoriemiljö. Merspecifikt har styva och starka kompositbaserade implantat, baserade påtriazinetrion (TATO)-monomerer i kombination med hydroxiapatit (HA),uppvisat stor potential. Dessa system bildar tvärbundna nätverk genomljushärdande tiol-en-kopplingskemi (TEC) vilket möjliggör fullständigpolymerisation av monomerblandningar till kompositer. Kombinationen avicke-toxiska kompositer och mild kemi vid tillverkningen möjliggör en hög gradav patientanpassning, vilket i framtiden kan eliminera behovet av att sjukhusenupprätthåller stora lager av metallimplantat.Tidigare studier har visat att TATO-kompositer är icke-nedbrytbara iprekliniska tester. Kirurgernas förväntningar på framtida implantat är dockstarkt kopplade till nedbrytbara material. För att möta dessa behov utveckladestvå olika materialsystem där nedbrytbarhet integrerades. I det första systemetinkluderades nedbrytbara polykarbonater baserade på isosorbid. utveckladestvå olika materialsystem där nedbrytbarhet integrerades, samtidigt som demekaniska egenskaperna överträffade de krav som ställs förrehabiliteringsövningar, exempelvis vid fingerfrakturer. I det andra systemetutvecklades nya TATO-monomerer med hydrolytiskt känsliga esterbindningar ikombination med resorberbara fyllmedel såsom trikalciumfosfat och bioaktivtglas. Detta resulterade i en ny familj av kompositer med en bred variation avnedbrytbarhetsprofiler och mekaniska egenskaper.För att möjliggöra en fullständig ersättning av metallimplantat med adhesivakompositer utvecklades även nya primersystem som effektivt kan förankrakompositer till blött ben. Inspirerade av dentala primersystem utvecklades nyaTATO-baserade primrar, innehållande allylfunktionaliserade monomerer medantingen n-hydroxysuccinimid (NHS)- eller fosfonsyra (Phn)-grupper. Dessasystem förbättrade vidhäftningen till ben och möjliggjorde fotopolymerisationvia TEC med den TATO-baserade kompositen. De aktiva monomererna iprimersystemen interagerade med kollagen och hydroxiapatit – deIVhuvudsakliga komponenterna i ben – vilket resulterade i stark adhesion avkompositerna till bensubstrat, med skjuvhållfastheter som överträffadebefintliga kommersiellt tillgängliga superlim. Slutligen utvärderades dessasystem som adhesiva benplåster för att fixera benfrakturer utan behov avmetallskruvar. Resultaten visar att akrylatfria primers och kompositer kananvändas i biokompatibla, starka och biologiskt nedbrytbara fixeringsplåster,lämpliga för fixering av lågbelastade komplexa benfrakturer.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-361416