[发明专利]一种具有自修复织构化复合薄膜结构的人工关节及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自修复织构化复合薄膜结构的人工关节及制备方法，人工关节包括辐射交联的超高分子量聚乙烯关节臼杯和氧化锆陶瓷关节头，关节臼杯内表面加工圆形孔微织构，关节头表面加工毛细管织构，与关节头相摩擦的关节臼杯内表面接枝一层自修复织构化复合薄膜。本发明采用的织构化能很大程度上提高润滑液储存性能和自润滑性能，同时自修复织构化复合薄膜还能增强在关节臼杯表面的附着力，结合牢固；本发明的人工关节耐磨性能好，同时具备自修复、防止无菌性松动的功能，提高了人工关节的使用寿命。

技术领域

本发明属于植入物医疗器械领域，特别是一种具有自修复织构化复合薄膜结构的人工关节及制备方法。

背景技术

辐射交联的超高分子量聚乙烯关节臼杯与陶瓷关节头组合形成的人工关节具有高性价比的优势，目前仍然被临床广泛使用。日常活动中，人工关节在反复的摩擦作用下很容易发生磨损的情况，尤其是在负载区极为严重。临床试验发现，辐射交联的超高分子量聚乙烯与氧化锆陶瓷关节头同样也会产生大量的磨屑，而磨屑在体内积聚会诱发基体细胞产生一系列不良的生物反应，导致假体周围骨质溶解和无菌松动，严重影响了人工关节的使用寿命。因此，研究耐磨损、生物相容性好、使用寿命长的新型人工关节对提高人们的生活质量具有重要的意义。

近年来提高辐射交联的超高分子量聚乙烯关节臼杯耐磨性的方法主要有碳钎维和填充纳米颗粒增强改性；提高陶瓷关节头耐磨性主要方法也是填充纳米颗粒增强改性，然而这些方法在改善耐磨性的同时，碳钎维和纳米粒子的填充目前还没有进行生物相容性以及医学临床方面的评价。

研究发现，关节臼杯内表面与关节头表面加工织构能很大程度上强润滑液储存性能、自润滑性能，辐射交联的超高分子量聚乙烯关节臼杯内表面的微织构还能够提供更大的亲水聚合物链的附着面积，使人工关节的耐磨性能得到提升。

2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)是细胞膜的重要组成部分之一，能阻止蛋白沉积，具有极佳的生物相容性。同时α-甲基丙烯酸(MAA)是MPC中存在的基团之一，也具有良好的生物相容性。两性离子单体2[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基二甲基铵]乙二苯氧磷酸也是具备良好的生物相容性，它能够提高聚合物分子链在聚乙烯表面的稳定性。

纳米银粒具有具有很好的抗菌效果和再生修复的功能，纳米银已经被广泛应用于医疗领域。利用α-甲基丙烯酸(MAA)与金属银离子配位实现银离子的附着，这样就可以达到复合薄膜的再生修复功能。

Subir Ghosh(Journal of the Mechanicl Behaior of Biomedical Materials100(2019)101234)报道：通过将聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱)(PMPC)将聚合物接枝到植入钛基表面，由于其优异的生物相容性和高润滑性，可减少手术复发次数和延长植入体的使用寿命。Hiroki Nakano(ACS Appl.Bio Mater.2020,3,1071-1078)报道：在2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体溶液中加入0.5-0.75mol％的2[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基二甲基铵]乙二苯氧磷酸(MBPP)可有效提高2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)聚合物刷的稳定性。

发明内容