所有的骨水泥都使用PMMA。粉末的成分包括珠球形的线装连接的聚合物链，粉末加入单体后混合，聚合物的单体包含MMA包埋于粉末成分的珠球上，这就是聚合物和单体的界面。人们对这一界面了解很少，但对于理解PMMA复合物的基本特性很重要，它不仅受混合的均质化影响也受混合过程和预压过程的影响。另外两个界面即骨水泥与骨界面和金属与骨水泥界面。
（一）聚合物单体界面
从翻修回收的标本可以清楚发现聚合物珠球和聚合后单体间存在界面。从回收标本可以发现，包埋的过程通常是不完整的。聚合物珠球从周围的单体基质中游离出来和松动，化学蚀刻法揭示聚合物珠球的表面特性和包埋缺陷有高度的变异。但这些在骨水泥复合物中的孔隙、缺陷和内陷会造成局部断裂，粗糙度增加和导致疲劳失败的抵抗力下降。这都有可能成为骨水泥套裂隙的起始点。研究发现，如果在骨水泥混合后的2min内给予预压可以明显增强聚合物的包埋并增加骨水泥强度。组合预压和真空搅拌可以获得完全的包埋。
（二）混合的均质化
均质化和聚合物球面坚固的包埋，需要混合时聚合物在单体液体内的分布均匀。在粉末加入液体的即刻就开始了聚合的过程，因此接下来要考虑的是紊流和快速的混合需要在减少频率的搅拌过程中保证聚合物珠球能迅速分布以获得均质化并减少空气的包含。
（三）真空搅拌和骨水泥皱缩
在混合时真空并在固化阶段增压可以明显增强材料的强度但不会改变骨水泥的体积。珠球包埋的过程主要受单体和聚合物间化学联系的影响，但也受环境条件如温度、蒸发压力、空气包含和水的吸收的影响。对于金属骨水泥界面上形成的珍珠样现象的原因尚有争议，一种观点认为是骨水泥皱缩引起的，但相反的观点认为是邻近金属假体柄的骨水泥表面显示与柄一致的表面形态，表明为收缩引起箍型应力产生压力。基于聚合的开始更早在骨界面的事实，这些孔的产生更适合用金属表面的单体蒸发来解释而非骨水泥的皱缩。实验表明，通过假体预加热可以消除界面上的气泡。尽管在金属和骨水泥界面的气泡并不能单纯用皱缩来解释，但毕竟影响了骨水泥和骨的连接。气泡的形态类似于单体，在骨水泥聚合单体达到金属界面时单体蒸发了，而皱缩现象在骨-骨水泥界面更加明显。皱缩的发生更多是沿着纵轴而非沿直径方向，在骨床面的皱缩被认为是有利的，孔隙率的减低理论上可以减少抗生素骨水泥的释放，但实际中减少的程度很小。
（四）皱缩的重要性
皱缩现象在骨-骨水泥界面更加明显，在骨松质表面形成蜂窝状结构，为血管提供了空间。对于活骨和骨水泥的共生关系，这种空间提供早期的血管化是非常重要的。这种三维的骨水泥皱缩在真空混合的骨水泥比常规条件下更明显。
（五）金属和骨水泥界面
该界面要考虑两个方面的问题：负荷转移的条件；松动的金属和骨水泥界面的黏附特性。毫无疑问高抛光的表面比喷砂和喷砂加纹理的表面黏附性更低，因此考虑负荷转移这种矛盾是存在的。
在这个界面上的很多空隙是由于假体柄插入时，假体柄表面的空气被包埋和骨水泥内残留的空隙引起，也可能由于骨水泥发生皱缩自更冷的假体柄表面产生空隙。虽然骨水泥的固化是化学的起始，但聚合本身具有热激活作用。因此骨水泥的固化是从更热的骨表面开始逐渐向更冷的假体柄表面发展，骨水泥内形成的空隙和残留的空隙都被推向最后聚合的柄的区域。当采用真空搅拌时，骨水泥的孔隙率明显减少，在骨水泥假体界面产生的孔隙率也更低。界面的孔隙率影响界面的分离能量，减低骨水泥的抗扭转负荷能力，使骨水泥假体界面的疲劳特性下降。
（六）骨和骨水泥界面
定义骨对骨水泥的反应有两个基本的生物力学现象：所有的PMMA骨水泥都有光滑的表面；骨水泥在骨的蜂窝结构中的渗透增强了骨松质框架的强度，将骨松质转化成一种代表骨与骨水泥内嵌物间活性共生的更加坚固的复合材料。在组织形态学上，即在骨水泥表面形成稳定的骨水泥-骨支撑接触——像足样结构。像足样结构仅在骨松质结构被保留并被骨水泥增强时才出现。
（七）骨水泥固定的模式
很明显一个良好固定的骨水泥柄的特点是在很长时间内保持骨和骨水泥的锚固。有以下特性：一个完整的骨水泥套，保留骨松质和骨水泥渗透入骨水泥框架内。相反在那些骨松质被锉髓后去除了的区域，没有骨水泥的内锁定，只能由纤维组织填充间隙（图7-4和图7-5）。
图7-4 骨水泥特点是填充假体和骨松质之间的间隙而没有胶水的黏合作用，但骨水泥要加压于骨松质发生内锁定
图7-5 骨水泥套由于孔隙、过薄或应力集中可产生裂隙
（八）临床重要性
有限元分析发现在应力分布均质化的骨水泥上，空隙是裂纹的起始者。骨水泥假体的失败起始于应力集中的部位，如果在应力集中的部位存在空隙，骨水泥套很快就会失败。各种研究都表明大孔会增加疲劳失败的危险性，因此目前的观点是尽最大努力减少大空隙的数量和尺寸。
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