Nachweis des Katalysatorbestandteiles Dimethylparatoluidin im Knochenzement, auch nach mehrjähriger Implantation

Summary

Twenty-three specimen of methylmethacrylate-bone cement (PMMA), 30 days up to 101/4 years after their autopolymerization, has been analyzed in regard to the content of low-molecular substances. We were specially interested in the concentration of monomeres after long-time implantation, because the remainders of toxic monomeres are accused of being to be responsible for pathologic changes in bone site.

The analysis was made gaschromatographically, the identification of the different substances was done by comparing them with the mass-spectra of pure substances.

In none of the specimen could monomeres be detected. In 18 PMMA-specimen, implanted in man between 21/2 and 101/4 years 0.41 (±0.22)% w/w dimethyl-paratoluidine (DMpT) was found, as only detectible low-molecular substance. In 3 in vitro specimen the content of DMpT was 0.31 (±0.04)% w/w 30 days after polymerization.

As an additional proof for the method used, no DMpT could be found in 2 specimen PMMA initiated with an different system, namely tri-n-butylborane, 30 days after polymerization.

The relatively high concentration of DMpT in bone cement becomes understandable concerning the mechanism of the starting reaction.

DMpT is well known to be toxic even in low concentration.

Zusammenfassung

23 Methylmethacrylat —Knochenzementproben (PMMA) wurden 30 Tage bis 101/4 Jahre nach ihrer Herstellung auf ihren Gehalt an niedermolekularen Substanzen, insbesondere auf ihren Monomergehalt untersucht. Auch nach langjähriger Implantationszeit weisen pathologische Veränderungen an der Zement-Knochengrenze auf die Einwirkung eines toxischen Agens hin, wobei ein Restmonomergehalt des autopolymerisierenden PMMA angeschuldigt wird.

Die Untersuchung wurde gaschromatographisch durchgeführt, wobei durch die Koppelung mit einem Massenspektrometer die Identifikation der einzelnen Komponenten über den Vergleich mit Reinsubstanzen möglich war.

In keiner der untersuchten Proben konnte ein Monomergehalt nachgewiesen werden.

Bei den 18 implantierten PMMA Stücken mit einer Liegezeit von 21/2 bis 101/2 Jahren im Körper fand sich als einzige meßbare niedermolekulare Substanz Dimethyl-Paratoluidin (DMpT), ein Teil des Benzoylperoxyd — DMpT —Startersystems, in einer Menge von 0,41 (±0,22)% w/w.

Bei drei in vitro Proben PMMA fanden sich 30 Tage nach Herstellung 0,31 (±0,04)% w/w DMpT.

Zur zusätzlichen Kontrolle der Meßanordnung wurden noch zwei Proben PMMA mit einem Tri-n-Butylboran Starter, ebenfalls nach 30 Tagen analysiert, dabei konnte weder DMpT noch ein Monomergehalt nachgewiesen werden.

Die relativ hohe DMpT-Konzentration läßt sich mit dem Bildungsmechanismus der Starterradikale nach Mischung der beiden Zementkomponenten erklären.

DMpT ist bekannt als schon in geringen Mengen toxische Substanz.