硼酸生物自润滑材料的合成与生物摩擦学研究

生命系统是一个超润滑系统，由层状磷脂分子组成的自润滑膜是生物组织具有非凡润滑功能的主要因素，生理滑液在磷脂自润滑膜表面的滞留则是辅助因素。而现有生物医用材料的润滑性能与天然组织相差甚远，难以在假体的表面形成自润滑膜，造成较高的摩擦磨损。为改善生物医用材料的摩擦学性能，研制新型生物自润滑材料是实现新一代生物医用材料的关键技术之一。.本课题拟在项目组提出的制备低摩擦系数硼酸微/纳米纤维的方法基础上，合成硼酸这一与磷脂自润滑膜具有类似层状结构、且生物相容的材料为生物自润滑材料,控制其微观形貌为具有一定表面粗糙度的微/纳米管,一方面中空管状结构利于储存滑液，另一方面具有一定粗糙度的不平整表面利于滞留滑液。借助原子力/横向力显微镜，研究硼酸与人工植入材料结合后，其微观形态与微/纳米生物摩擦学性能之间的关系，分析润滑机理，构建生物力学模型，为实现生物医用材料优异的生物摩擦学性能进行必要的前期研究。

生命系统是一个超润滑系统，由层状磷脂分子组成的自润滑膜是生物组织具有非凡润滑功能的主要因素，生理滑液在磷脂自润滑膜表面的滞留则是辅助因素。而现有生物医用材料的润滑性能与天然组织相差甚远，难以在假体的表面形成自润滑膜，造成较高的摩擦磨损。为实现生物医用材料的摩擦学性能，开发研制新型生物自润滑材料是实现新一代生物医用材料的关键技术之一。.本项目开发了硼酸这一具有与磷脂自润滑膜相同层状结构、且生物相容的材料为生物自润滑材料,控制其微观形貌为具有一定表面粗糙度的微/纳米管,一方面中空结构利于储存滑液，另一方面具有一定粗糙度的不平整表面利于滞留滑液。通过生长机理研究，可以认为硼酸微/纳米管的各向异性生长遵循一维纳米材料层状结构的卷曲机制。.借助原子力/横向力显微镜研究了产物的微/纳米生物摩擦学性能，结果表明，硼酸微/纳米管表面摩擦系数的大小约为0.015，低于云母的摩擦系数0.042，而云母的润滑特性早已为人们所公认，说明所制备的硼酸微/纳米管具有所期望的较低的摩擦力，即具有良好的润滑性能，有成为良好固体润滑剂的潜能。.分别以小鼠成纤维细胞、大鼠软骨细胞和人宫颈癌细胞为细胞模型，采用MTT比色实验评价了硼酸微/纳米管的细胞毒性。实验结果表明，该材料在10 mg/L的较高浓度下，72小时内对上述3种细胞的抑制率均低于90%，表现出了良好的生物相容性，符合用作生物材料的基本要求。.以小鼠成纤维细胞L929为细胞模型，研究了硼酸微/纳米管对细胞贴附生长行为的影响，结果发现2周的观察时间内，该细胞能够在硼酸微/纳米管表面贴附、增殖，这进一步证明了硼酸微/纳米管具有良好的生物相容性。.采用琼脂稀释法测定了硼酸微/纳米管对表皮葡萄球菌（ATCC 35984）的抑菌活性，结果表明所制备硼酸微/纳米管对表皮葡萄糖球菌的生长有较好的抑制作用，其最低抑菌浓度（MIC）约为6.325 ppm。.采用透析法研究了产物对抑制骨溶解药物阿仑磷酸钠的负载和缓释性能，结果表明，硼酸微/纳米管具有一定的药物负载和缓释能力，可以作为药物载体用于缓解骨科植入物所引起的骨溶解问题。.在以上工作基础上，利用硼酸在金属钛表面的原位生长，初步构建起了以金属钛片为基体的基于硼酸微/纳米管生物润滑材料的人工润滑系统,为实现生物医用材料优异的生物摩擦学性能提供了必要的数据支持。