Metal plates and screws have been used as the gold standard for Open Reduction Internal Fixation (ORIF) treatments of complex bone fractures for decades. However, the drawbacks of these implants necessitate a transition towards more patient-personalized treatments. Injectable adhesive composites that can cure rapidly on demand via photopolymerization have shown great potential in tissue repair surgeries. Such systems allow for a high level of in situ customization,which replaces the current need for surgeons to stockpile large quantities of different metal implants. The use of step growth thiol-ene coupling (TEC)chemistry to polymerize these composites allows for high monomer conversion,reducing safety concerns from the leach out of non-reacted monomers.

To develop stiff and strong resins, triazinetrione (TATO) monomers were chosen to form crosslinked networks in conjunction with hydroxyapatite (HA). Degradability was introduced into the composite in two different ways. In the first approach, isosorbide-based polycarbonates in different weight percentages were included in the composite formulation, resulting in improved degradation rates while surpassing the mechanical properties needed for hand rehabilitation exercises. In the second approach, the introduction of ester moieties was combined with the partial replacement of HA with the more resorbable inorganic fillers tricalcium phosphate and bioactive glass. This led to a family of composites with a wide range of degradability profiles and mechanical properties, highlighting the tunability of these materials.

Inspired by dental composites, TATO-based primers containing allylfunctionalized monomers with either n-hydroxysuccinimide (NHS) or phosphonic acid (Phn) groups were developed. These monomers allowed for enhanced adhesion to bone and photopolymerization via TEC with the TATObased composite, resulting in an adhesive composite patch system capable of fixating bone fractures without the use of metal screws. The incorporation of these monomers allowed the primers to interact with collagen or hydroxyapatite present in the bone surface, resulting in shear strengths on bone substrates that outperformed existing commercially available superglues. These results demonstrate how acrylate-free primers and composites can be used in biocompatible, strong and biodegradable fixation patches, suitable for fracture fixation in non- or low-load bearing bones.

Metallplattor och skruvar har i årtionden varit guldstandarden för öppen reposition 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. Injicerbara viskösa kemiska blandningar som kan härda med hjälp av fotokemi till starka kompositer för frakturbehandling har visat stor potential i laboratoriemiljö. Mer specifikt har styva och starka kompositbaserade implantat, baserade påtriazinetrion (TATO)-monomerer i kombination med hydroxiapatit (HA),uppvisat stor potential. Dessa system bildar tvärbundna nätverk genom ljushärdande tiol-en-kopplingskemi (TEC) vilket möjliggör fullständig polymerisation av monomerblandningar till kompositer. Kombinationen av icke-toxiska kompositer och mild kemi vid tillverkningen möjliggör en hög grad av patientanpassning, vilket i framtiden kan eliminera behovet av att sjukhusen upprätthåller stora lager av metallimplantat.

Tidigare studier har visat att TATO-kompositer är icke-nedbrytbara i prekliniska tester. Kirurgernas förväntningar på framtida implantat är dock starkt kopplade till nedbrytbara material. För att möta dessa behov utvecklades två olika materialsystem där nedbrytbarhet integrerades. I det första systemet inkluderades nedbrytbara polykarbonater baserade på isosorbid. utvecklades två olika materialsystem där nedbrytbarhet integrerades, samtidigt som de mekaniska egenskaperna överträffade de krav som ställs för rehabiliteringsövningar, exempelvis vid fingerfrakturer. I det andra systemet utvecklades nya TATO-monomerer med hydrolytiskt känsliga esterbindningar i kombination med resorberbara fyllmedel såsom trikalciumfosfat och bioaktivt glas. Detta resulterade i en ny familj av kompositer med en bred variation av nedbrytbarhetsprofiler och mekaniska egenskaper.

För att möjliggöra en fullständig ersättning av metallimplantat med adhesiva kompositer utvecklades även nya primersystem som effektivt kan förankra kompositer till blött ben. Inspirerade av dentala primersystem utvecklades nya TATO-baserade primrar, innehållande allylfunktionaliserade monomerer med antingen n-hydroxysuccinimid (NHS)- eller fosfonsyra (Phn)-grupper. Dessa system förbättrade vidhäftningen till ben och möjliggjorde fotopolymerisation via TEC med den TATO-baserade kompositen. De aktiva monomererna i primersystemen interagerade med kollagen och hydroxiapatit – de huvudsakliga komponenterna i ben – vilket resulterade i stark adhesion av kompositerna till bensubstrat, med skjuvhållfastheter som överträffade befintliga kommersiellt tillgängliga superlim. Slutligen utvärderades dessa system som adhesiva benplåster för att fixera benfrakturer utan behov av metallskruvar. Resultaten visar att akrylatfria primers och kompositer kan användas i biokompatibla, starka och biologiskt nedbrytbara fixeringsplåster,lämpliga för fixering av lågbelastade komplexa benfrakturer.