人工髋关节表面蛋白质的吸附、成膜特性研究及超低摩擦、磨损实现

基本信息
批准号:51375008
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:张洪玉
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭炎,刘长隆,史婧,梅赫赓,彭智轩,张伟
关键词:
生物摩擦学人工髋关节表面织构表面改性微动磨损
结项摘要

The study on tribology and wear of hip implant has attracted much attention.of researchers in biotribology. It is accepted that the wear debris generated .during its service in vivo is the key factor resulting in revision surgery..Supported by the Young Scientists Fund of NSFC, a new apparatus was .established to investigate the film formation characteristics of the lubricant.at the head-cup interface. In addition, the fretting wear mechanism at the.stem-cement interface and the influence of protein adsorption was also.reported. Based on these preliminary results, the following two issues require.further investigation: (1) the film formation mechanism and tribological.properties of the proteins adsorbed on hip implant materials; (2) preparation.of hip implant materials with ultra-low friction and wear properties using.surface treatment techniques..In this project we aim to gain a deep insight into the function of proteins.in the lubrication process at the head-cup interface and the stem-cement.interface by investigating the film formation and tribological behaviors of.proteins through the application of film thickness measurement and.fluorescent imaging method. Additionally, ultra-fast laser manufacturing.and surface grafting technique are to be used to build micro/nano texture.and polyelectrolyte film on the surface of hip implant materials in order to.achieve ultra-low friction and wear. The study is of great significance for.further reduction of wear debris and extending the lifetime of hip implant.

人工髋关节的摩擦、磨损研究一直是生物摩擦学领域的研究热点之一,磨损微粒是导致髋关节假体后期失效的根本原因。在青年科学基金项目资助下,申请人研制了一套球头-髋臼界面润滑液成膜特性实验平台,并初步研究了髋关节柄-骨水泥界面的微动磨损机制以及蛋白质在该界面的吸附行为,但还有如下问题需深入探索:(1)人工髋关节材料表面蛋白质的成膜规律与摩擦学特性;(2)人工髋关节材料的表面处理方法,实现超低摩擦、磨损。. 本项目拟结合膜厚测量技术、荧光显微技术对蛋白质在球头-髋臼界面与髋关节柄-骨水泥界面的成膜与摩擦学行为进行研究,揭示蛋白质在上述两界面润滑中的作用;同时,利用超快激光加工技术、表面接枝技术在髋关节材料表面构建微/纳米级织构、聚电解质薄膜以实现超低的摩擦、磨损。本项目研究成果对进一步降低髋关节假体磨损微粒的产生、提高髋关节假体的使用寿命有十分重要的指导意义。

项目摘要

表面改性技术是提高人工髋关节材料摩擦、磨损性能的重要方法之一,在四年执行期内,本青年-面上连续资助项目系统地研究了激光加工技术、等离子喷涂技术、纳米化/氮化技术、光聚合表面接枝技术、光刻技术、静电纺丝技术等几种适用于硬、软材料的表面改性技术,并对材料改性前后的摩擦、磨损、腐蚀特性以及与成骨细胞之间的相互作用机制进行了深入研究,以期减少磨损微粒的产生,提高人工髋关节的使用寿命。此外,本项目还设计并制备了基于介孔硅纳米颗粒和磷酰胆碱的“润滑-载药”双功能复合材料,并对其生物相容性和药物释放特性等进行了表征,该复合材料可望用于抑制磨损微粒诱发的“骨溶解”以及早期骨关节炎的防治。基于本基金项目取得的研究成果,以第一作者和通讯作者发表SCI收录论文10篇,以第一发明人申请中国发明专利1项,参加国际会议7次,培养研究生3人。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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