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氮离子注入超高分子量聚乙烯的生物摩擦学性能
用高能离子注入机对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行N+注入改性,注入能量为450KeV,剂量分别为5×1014/cm2,2.5×1015/cm2和1.25×1016/cm2.以ZrO2球为上销样,UHMWPE为下盘样组成摩擦副,在销盘摩擦试验机上评价它们在干摩擦、蒸馏水和血浆润滑条件的摩擦磨损行为.结果表明,几种剂量N+注入均提高了UHMWPE的摩擦系数,增强了其在血浆润滑条件下的耐磨性.未注入UHMWPE的磨损表现为粘着、疲劳、塑性变形和犁沟,注入UHMWPE的磨损主要为磨粒磨损.
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骨科生物力学的发展及前沿领域
一、骨科生物力学的基本概念生物力学是生物学和力学的结合,是力学与医学、生物学相互渗透、融合而形成的一门新兴交叉学科,其深入揭示生命科学的奥秘,进一步推动医学科学疑难问题的探索和解决,是当前研究活跃、发展迅速的一门学科.其主要研究刚体生物力学和变形体生物力学,以骨骼肌肉系统的研究为主,涵盖了静力学、动力学、运动学、材料学、生物摩擦学等其他相关的研究领域~([1-2]).
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类金刚石碳膜/Ti6A14V钛合金梯度材料的生物摩擦学性能研究
目的研究了DLC膜/Ti6A14V梯度材料与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)组成的摩擦副的生物摩擦学特性.方法采用面接触方式,摩擦试验采用Optimol SRV高温滑动摩擦磨损试验机并分别在干摩擦、Hank's溶液和生理盐水润滑条件下进行,实时记录摩擦系数,并与同样条件下Ti6A14V-UHMWPE摩擦副的生物摩擦学特性作了对比.结果DLC梯度膜具有减摩效应,与Ti6A14V相比,摩擦系数明显减小,在干摩擦、Hank's溶液和生理盐水润滑条件下,摩擦系数分别降低了24%、5.0%和10%.同时利用扫描电镜(SEM)观察摩擦表面形貌并探讨了DLC膜的减摩机理.结论 DLC膜/Ti6A14V梯度材料能够有效地降低摩擦系数,其减摩机理与DLC膜表面结构有关.DLC膜表面为光滑非晶态的硬碳膜,有利于降低摩擦系数.
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天然与人工关节中的摩擦学问题
对当前国内外有关天然和人工关节摩擦学的研究工作进行了简要的综述,包括:摩擦学的起源与定义,以及人体生物摩擦学研究的内容;关节润滑分析;MOP、MOM、COC人工关节磨损寿命研究;天然软骨的摩擦学研究;人工关节与宿主骨结合界面的微动摩擦学研究;人工滑液的研究等.文中重点列举了中国关节摩擦学研究者的成果.
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人工关节改性材料的生物摩擦学研究
目的 研究不同人工关节材料的改性技术及生物摩擦学性能,为新型人工关节设计提供可靠的技术与理论基础.方法 选用表面渗碳、微弧氧化和氮离子注入技术对钛合金表面进行改性,提高其耐磨损性能;超高分子量聚乙烯采用填充改性技术,制备了UHMWPE/BHA、UHMWPE/NC和UHMWPE/VE复合材料,通过提高UHMWPE关节假体的承载能力和蠕变抗力,降低其磨损率.结果 (1)钛合金的表面改性可获得结合性能良好的表面陶瓷层,可有效提高钛合金的耐磨损性能.(2)超高分子量聚乙烯的填充改性,可获得耐磨损性能良好的关节复合材料,有效减少超高分子量聚乙烯磨损颗粒的产生并降低其磨损颗粒引起的生物学反应.
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基于正交试验的复合型人工滑液摩擦学研究
目的 研究复合滑液透明质酸钠、白蛋白和阿仑磷酸钠3种主要成份对于金属对金属材料界面的润滑性能,为其在关节润滑中的应用提供依据.方法 采用正交试验设计对复合滑液进行配比,借助四球摩擦磨损试验机、黏度测试仪以及光学显微镜,研究了其相应的摩擦学表现.结果 (1)透明质酸钠对滑液的减摩、抗磨以及黏度性能影响大;(2)由于潜在电化学反应的影响,滑液的抗磨能力并非随白蛋白含量的增加而增加;(3)高含量的治疗性成份阿仑磷酸钠表现出更好的润滑性能.结论 复合滑液部分还原了天然关节液的作用,并具有较好的润滑性能.
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组织工程小血管摩擦力测量方法的研究与应用
目的 设计一套用于组织工程小血管内壁摩擦力测量的装置并对组织工程血管的材料进行初步的测量,以验证装置的可靠性和相关结论.方法 根据血液动力学的原理,对血管的力学模型进行分析,确定组织工程血管内皮细胞摩擦力的测量方法,从而设计完成整套装置并对弹性元件进行测量,并进行组织工程降解材料聚羟基乙酸PGA构成的管状支架进行摩擦力的测量.结果 设计完成了测量组织工程血管内壁摩擦力的实验装置,弹性元件的牵拉力与位移的关系呈良好的线性关系.聚羟基乙酸PGA管状支架的摩擦力随流速的增加而增加.结论 测量组织工程血管内壁摩擦力的实验装置是可行的,聚羟基乙酸PGA管状支架的摩擦力与流速基本呈现线性关系.
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口腔植入材料耐磨损性能研究进展
耐磨损性能是评价口腔植入材料的重要指标之一,本文对口腔磨损环境、常用口腔植入材料磨损机理、国内外此方面的研究进展及研究手段进行了介绍,指出理想口腔植入材料的选择要综合考虑其各方面性能.
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人工关节假体的摩擦学研究进展
人工关节置换术经过近百年的发展,现已成为矫形外科/运动医学领域成熟的治疗技术,在美国以每年超过45万～60万的置换数量呈阶梯式递增.如何提高人工关节假体寿命、减轻术后并发症,是临床工作者及患者共同的期盼.既往学者关注重点多在于人工关节假体感染性/无菌性松动,近年来人工关节的摩擦学研究越来越受到重视.影响人工关节假体使用寿命的关键因素之一在于假体各组成部分之间的磨损问题,特别是由于接触表面的磨损造成表层的损耗进而导致整体/局部力学的改变.然而,假体生物摩擦学是一个复杂的综合性问题,本文将分别对膝/髋关节的摩擦学、假体材料特性、润滑、磨损变化等方面的研究现状和进展加以探讨,以期为临床和基础工作者提供有益帮助.
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生物摩擦学在口腔修复中的应用
生物摩擦学作为新兴的交叉学科在生命科学领域应用广泛.人体口腔内摩擦现象无处不在.本文从口腔修复材料,修复体的固位,种植体等几方面在生物摩擦学中的研究现状作一综述,并对未来的研究方向提出展望.
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人工关节表面改性及生物摩擦学性能研究
人工关节表面涂层和等离子处理技术均可以提高材料的表面硬度,增强人工关节抗磨损能力,但很难在短时间内有效缓解材料的应力集中,从而导致人工关节在受到生理冲击载荷时易于断裂；表面图案化主要是通过表面微囊储存润滑液,改善摩擦配副表面的润滑状态,实现摩擦学性能的提高,但难以提高材料的抗冲击能力；表面接枝改性主要是通过在材料表面接枝具有亲水性或特异功能的官能团,提高材料表面的亲水性,改善润湿性,从而提高润滑性能,降低摩擦系数.
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钛合金牙科修复材料表面渗氮改性的生物摩擦学特性研究
牙用钛合金TC4,使用渗氮表面技术处理.对强化层进行人工唾液润滑工况下往复式滑动摩擦磨损的动态试验.采用显微硬度、轮廓深度、XPS、显微镜观察等研究磨损机理.结果表明,钛合金TC4表面氮化处理后,摩擦学性能、耐磨性得以提高.其磨损机理表现为粘着磨损.
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碳纤维增强聚醚醚酮复合材料生物摩擦学研究进展
碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料具有优异的生物相容性、生物力学及生物摩擦学性能,有望成为人工关节替换材料.本文阐述了润滑介质、增强体的表面改性、功能性粒子填充、摩擦副材料及摩擦运动方式等因素对CF/PEEK复合材料生物摩擦磨损性能的影响,指出今后应加强对多因素协同作用下CF/PEEK复合材料磨损机制与润滑机制的研究.
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生物摩擦学与环境友好摩擦学的研究进展
本文主要综述了生物材料、生物体及环境友好摩擦学问题以及表面工程的研究现状,并从生物材料、人工植入器械、绿色润滑、摩擦噪音出发,探讨了其失效机制、延寿或改进措施等,在此基础上,对今后的在相关领域摩擦学研究提出了一些建议.
