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专利摘要

本发明公开了一种低摩擦高耐磨的仿生人工关节，所述的人工关节承载界面修饰有改性的海藻酸钠交联网络结构，并接枝了亲水性聚合物单体，交联网络结构模仿天然关节软骨浅表层的刷状结构，由改性海藻酸钠通过碳碳双键连接到基底表面且同时相互交联构成。所述的人工关节通过以下步骤制备：在基底表面接枝采用甲基丙烯酸缩水甘油酯反应法改性的海藻酸钠，再在改性的海藻酸钠交联网络结构上接枝亲水性聚合物单体。本发明通过构建交联网络结构使关节表面亲水性耐磨层更加稳固，增强接枝层的持久性，与未处理基底材料相比，摩擦系数可从0.056降低至0.025，表面接触角可从93°降低至14.2°，耐磨性能显著增强，减少了人工关节的翻修和更换频率，延长了人工关节的使用寿命。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201610348870.7
申请日期:
2016-05-24
专利申请人:
南京理工大学
分类号:
A61L27/34; A61L27/18; A61L27/16; A61L27/50
发明/设计人:
刘昀彤，王琨，熊党生
权利要求: 1.一种低摩擦高耐磨的仿生人工关节，其特征在于，所述的人工关节的基底承载界面修饰有经甲基丙烯酸缩水甘油酯反应法改性的海藻酸钠交联网络结构，所述的改性的海藻酸钠交联网络结构上接枝有亲水性聚合物单体。2.根据权利要求1所述的低摩擦高耐磨的仿生人工关节，其特征在于，所述的基底为超高分子量聚乙烯或聚醚醚酮，所述的亲水性聚合物单体为丙烯酸、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸内盐或2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱。3.根据权利要求1或2所述的低摩擦高耐磨的仿生人工关节的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用甲基丙烯酸缩水甘油酯反应法对海藻酸钠进行改性，在0.2～0.5％(wt/v)的海藻酸钠水溶液中依次加入三乙胺、四丁基溴化铵和甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述的海藻酸钠与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:10～50，搅拌反应，反应结束后透析并冷冻干燥，得到改性的海藻酸钠；步骤2，在基底表面接枝改性的海藻酸钠，形成修饰有改性的海藻酸钠交联网络结构的人工关节；步骤3，在改性的海藻酸钠交联网络结构上接枝亲水性聚合物单体，所述的改性的海藻酸钠与亲水性聚合物单体的质量比为1:10～40，制得低摩擦高耐磨的人工关节。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的海藻酸钠与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:20。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2和步骤3中，所述的接枝方法为紫外光辐照、γ射线辐照、电子束辐照、臭氧活化或化学处理方法。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，采用紫外光辐照的方法进行改性的海藻酸钠的接枝，具体的接枝方法为：将基底置于浓度为1～5g/L的改性的海藻酸钠水溶液中，紫外光辐照10～60min。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，采用紫外光辐照的方法在超高分子量聚乙烯基底表面接枝改性的海藻酸钠，具体的接枝方法为：将超高分子量聚乙烯置于浓度为5～20mg/ml的光敏剂二苯甲酮的丙酮溶液中，避光静置1～5min，暗室真空干燥后将涂覆光敏剂的样品浸入改性海藻酸钠水溶液中，紫外光辐照10～60min。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，采用紫外光辐照的方法进行亲水性聚合物单体的接枝，具体的接枝方法为：将修饰有改性的海藻酸钠交联网络结构的人工关节置于浓度为0.5～1mol/L的亲水性聚合物单体的水溶液中，紫外光辐照10～60min。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，采用紫外光辐照的方法在修饰有改性的海藻酸钠交联网络结构的超高分子量聚乙烯基底表面接枝亲水性聚合物单体，具体的接枝方法为：将超高分子量聚乙烯置于浓度为5～20mg/ml的光敏剂二苯甲酮的丙酮溶液中，避光静置1～5min，使其表面涂覆光敏剂，暗室真空干燥后将涂覆光敏剂的样品浸入亲水性聚合物单体的水溶液中，紫外光辐照10～60min。