作者:王安 来源:中国科学报 发布时间:2014/9/15 10:34:50
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人工关节高分子材料研究获系列进展

 

随着人类预期寿命的延长和人口老龄化日趋严重,关节疾病患者群体数量迅速增加,对人工关节等内植入医疗器械的需求迅猛增长。据测算,我国人工关节潜在需求量超过300万套,2013年实际消费量约30万套,仅为需求量的十分之一,市场潜力巨大。

针对世界人工关节材料发展存在的难题和我国人工关节产业发展需求,中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物医用高分子材料团队从临床需求出发,通过消除超高聚乙烯结构缺陷,发展新型氧化稳定化技术,结合辐照交联技术等,成功地开发了一系列具有高强度和韧性、低磨损速率、不氧化、抗氧化、抗生物侵蚀等突出性能的新材料。

科研人员通过采用新型抗氧化剂,有效地阻断聚乙烯的氧化通路,抑制了分子链的氧化降解。与国外最先进的维生素E稳定的交联聚乙烯相比,这种新材料在极端加速老化条件下,需要更长的时间才开始氧化,而且材料的强度和韧性均优于国外同类材料。

在此基础上,结合辐照交联技术,将超高聚乙烯的磨损速率降低了80%以上,达到国外报道的同类产品的最好水平。

在临床应用中,生物材料须耐受人体环境长期“生物侵蚀”的挑战。例如,关节滑液中的不饱和脂质体可能导致高交联聚乙烯氧化。生物医用高分子材料团队模拟关节滑液成分,在体外构建了模拟“生物侵蚀”的模型,检验新材料在“生物侵蚀”条件下的稳定性。研究结果表明,新型超高聚乙烯比现有其他同类材料具有更出色的抗生物侵蚀稳定性。

这些研究成果为开发具有自主知识产权的人工关节高分子新材料奠定了坚实的基础,相关技术已经申请了系列发明专利,部分已获得授权。

(王安)

宁波材料所制备的超高分子量聚乙烯棒材及假体元件(试样)

交联超高分子量聚乙烯的氧化稳定性优于国际最新的维生素E交联聚乙烯

超高分子量聚乙烯棒材的内部结构(SEM)

《中国科学报》 (2014-09-15 第6版 进展)
 
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