[发明专利]带有生物润滑表层的钛合金人工关节及其制备方法

说明书

本发明公开了一种带有生物润滑表层的钛合金人工关节，由钛合金基底和生物润滑表层所组成，生物润滑表层为利用层层自组装技术制备的聚合物电解质层。以及上述关节的制备方法，步骤如下：(1)配制聚阳离子电解质溶液和聚阴离子电解质溶液；(2)将钛合金基底进行羟基化处理，形成羟基化基底；(3)层层自组装聚电解质层，形成为所述生物润滑表层；完成钛合金人工关节的制备。该人工关节具有良好的润滑功效，可以有效减少磨屑、改善摩擦学性能，到达抑制骨溶解和无菌松动的作用，有效延长人工关节使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种带有生物润滑表层的钛合金人工关节及其制备方法，尤其涉及在摩擦磨损作用下，仍能保持良好润滑功效的人工关节及其制备方法。

背景技术

钛合金，由于具有优异的力学性能、抗疲劳强度、生物相容性等，被广泛应用于人工关节材料。但是钛合金在滑动摩擦过程中，产生较高的磨损和大量磨屑，磨屑聚积导致巨噬细胞吞噬诱发不良的生理反应，释放大量溶骨因子，导致破骨细胞发生骨吸收，最终使固定良好的人工关节因无菌松动和骨质溶解而失效，严重影响质量与使用寿命。因此改善置换关节在机体环境中的润滑状态、延长有效使用寿命，对于提高生命质量具有重要意义。

天然关节软骨是一种多孔网络结构的生物材料，表面带有负电荷，具有很低的摩擦系数和磨损率[Zenon Pawlak,Wieslaw Urbaniak,Magdalena Hagner-Derengowska,etal.The probable explanation for the low friction of natural joints[J].CellBiochemistry Biophysics,2015,71(3):1615-1621.]。软骨内部的胶原分子与不同尺寸的纤维连接、紧密结合，形成了具有多孔结构、相互连通的多孔基体，能够存储润滑液,允许水分子自由扩散，提供良好的润滑[D.Dowson.Bio-tribology of natural and replacementsynovial joints[J].Biomechanics of diarthrodial joints,1990,2:305-346]。

因此，模仿天然关节软骨的多孔网络结构，在人工关节表面构建具有生物润滑性能的表层，对于提高摩擦学性能、改善生物相容性、延长人工关节的使用寿命，具有重要的现实意义。

发明内容

本申请的目的，首先在于提供一种带有生物润滑表层的钛合金人工关节，该人工关节具有良好的润滑功效，可以有效减少磨屑、改善摩擦学性能，到达抑制骨溶解和无菌松动的作用，有效延长人工关节使用寿命。

该钛合金人工关节由钛合金基底和形成在该钛合金基底表面上的生物润滑表层所组成，所述生物润滑表层为利用层层自组装技术制备的聚合物电解质层。

聚电解质，为医用级聚阳离子电解质和聚阴离子电解质。

本发明中的生物润滑表层，是利用层层自组装技术、通过静电吸附力、氢键相互作用制备的聚合物电解质层。在润滑液中，聚电解质带电基团吸附水分子形成的水合离子充当“滚动轴承”，在基底表面形成润滑屏障，具有良好的润滑作用。制备的聚电解质层具有多孔交联网络结构，在润滑液中，多孔可以吸附存储润滑液，提高润滑性能；交联网络结构有效提高了聚合物分子的抗滑移、抗剪切能力，改善了材料的耐磨性。同时，钛合金基底具有良好的力学性能，能够有效承载生理冲击载荷，延长了人工关节的使用寿命。

其次，本申请还提供一种带有生物润滑表层的钛合金人工关节的制备方法，该人工关节由生物润滑表层和钛合金基底构成，所述制备方法包括如下步骤：

(1)配制聚电解质溶液：

采用医用级聚阳离子电解质配制聚阳离子电解质溶液；

采用医用级聚阴离子电解质配制聚阴离子电解质溶液；

(2)将钛合金基底进行羟基化处理，形成羟基化基底；