It has been widely used ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) for the biomaterials due to its excellent mechanical properties and biocompatibility. In the case of blend of UHMWPE with another polymeric biomaterials, however, UHMWPE might have low blend compatibility due to surface inertness. In this study, in order to improve the mechanical properties of poly(methyl methacrylate) (PMMA) bone cement by means of the impregnation of UHMWPE powder, we developed the novel surface modification method by the mixture of methyl methacrylate (MMA) and xylene. We investigated the variation of composition of MMA/xylene. It was confirmed by the analysis of Fourier transform infrared-attenuated total reflectance, scanning electron microscope, universal transverse mercator, and digital thermometer. The maximum mechanical strength of surface modified UHMWPE powder impregnated PMMA bone cement compound was observed the ratio of 1:1 (v/v%) MMA/xylene. Also its curing temperature decreased from 103 ℃ to 58 ~ 73 ℃. The mechanism of surface modification of UHMWPE powder by the mixture of MMA/xylene has been proposed.

초고분자량 폴리에틸렌은 우수한 기계적 특성과 생체 적합성으로 인해 생체 재료 분야에서 널리 이용되어 왔다. 그러나, 다른 생체 고분자 재료와의 접착 시, 초고분자량 폴리에틸렌 분말의 표면 불활성으로 인해 접착력이 현저히 감소한다. 본 연구에서는 초고분자량 폴리에틸렌 분말을 첨가함으로써 상온 경화형 폴리(메틸 메타크릴레이트) 뼈 시멘트의 기계적 특성 및 열적 특성을 향상시키기 위해 메틸 메타크릴레이트와 자일렌의 혼합 용액으로 초고분자량 폴리에틸렌 분말의 표면 개질을 시도하였다. 개질 후, 표면 처리된 초고분자량 폴리에틸렌 분말은 적외선 분광기, 주사전자 현미경, 인장압축 시험기, 및 디지털 온도계로 특성을 결정하였다. 메틸 메타크릴레이트와 자일렌의 함량을 달리하여 표면 개질된 초고분자량 폴리에틸렌 분말을 함유한 폴리(메틸 메타크릴레이트) 뼈 시멘트의 기계적 특성을 측정해 본 결과, 메틸 메타크릴레이트/자일렌을 1:1 (부피 비율)로 표면 개질한 초고분자량 폴리에틸렌 분말을 첨가시킨 새로운 폴리(메틸 메타크릴레이트) 뼈 시멘트의 기계적 강도가 최대였으며, 중합 열은 103 ℃에서 58 ~ 73℃로 감소함을 확인하였다. 또한, 초고분자량 폴리에틸렌 분말의 표면 개질방법의 메카니즘을 제안하였다.

Keywords: PMMA bone cement; UHMWPE; xylene; surface modification