[发明专利]抗氧化超低磨损超高分子量聚乙烯髋关节臼

说明书

技术领域

本发明涉及一种人造髋关节臼，特别是一种抗氧化超低磨损超高分子量聚乙烯髋关节臼。

背景技术

医用超高分子量聚乙烯(英文名称缩写：UHMWPE)是目前广泛采用的髋关节臼材料，它与金属髋关节头的摩擦系数接近人体髋关节的磨擦系数，其配副方式最为广泛。纯超高分子量聚乙烯髋关节臼一般经过热压成型或由棒材精车成型制备而成，它具有良好的生物相容性、化学稳定性、抗冲击性、耐磨性及耐腐蚀性，是较为理想的医用高分子材料。然而，在长期的应用过程中，超高分子量聚乙烯因其氧化、磨损以及磨屑积聚，易引起骨质溶解，发生无菌松动，从而加重了患者的痛苦，降低了人工关节的使用寿命。因此，人们在探寻如金属对金属、陶瓷对陶瓷的材料的同时，就如何提高聚乙烯本身的耐磨性作了很大的努力。

发明内容

本发明的目的是要提供一种：既耐磨又稳定的抗氧化超低磨损超高分子量聚乙烯髋关节臼。

本发明的目的是这样实现的：超高分子量聚乙烯(英文名称缩写：UHMWPE)粉末处理工艺：选用医药级超高分子量聚乙烯粉末为基础材料，粒度范围为4.3～200μm，将超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉末在100℃温度环境下干燥12小时，去除超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉末中的水分；

天然珊瑚粉(英文名称缩写：NC)处理工艺：先把大块的天然珊瑚粉NC破碎成小块，再用浓度为10％的次氯酸钠溶液浸泡2小时，然后用超声波蒸馏水清洗20分钟，随后置于真空干燥箱中，真空度约为10^-2Pa，在100℃温度下干燥8小时，然后放入球磨机粉碎8小时，取出后过200目筛后得到微米级天然珊瑚粉(NC)颗粒；在丙酮溶液中利用超声波清洗器清洗20分钟；然后再置于真空干燥箱中，真空度约为10^-2Pa，100℃温度下干燥12小时；

混合粉料制作工艺：将质量百分比为90％±2％的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉末，质量百分比为0.1％±0.05％的维生素E粉末(维生素E的纯度为V_E＞98％，粒度小于100μm)，及质量百分比9.9％±2％的天然珊瑚粉(NC)粉末进行球磨混合12小时，形成均匀三体混合粉末；

成型工艺：取100克～105克混合粉末加入设计好的髋关节臼模具中，并将模具放入加热炉中，将加热炉抽真空至10^-3Pa，常温下以10Mpa的压力预压，然后在10Mpa的压力下加热到180℃，并在180℃下保温至混合粉体中的超高分子量聚乙烯UHMWPE粉料完全熔融；随后，以15Mpa的压力保压至模具温度降至室温，即制备出UHMWPE/V_E-NC复合材料的髋关节臼；

辐照工艺：将复合材料的髋关节臼在室温、空气中，采用γ-射线进行辐照交联处理，辐照剂量为100kGy，辐照的剂量率为5kGyh^-1，γ-射线源采用60Co，最终得到抗氧化超低磨损超高分子量聚乙烯髋关节臼。

有益效果，由于上述方案选用医药级超高分子量聚乙烯UHMWPE粉末为基础材料，并对其复合添加天然维生素V_E和天然珊瑚粉NC，充分利用了维生素V_E和天然珊瑚粉NC的优良品质，在随后对其进行的γ-射线辐照交联处理，又增加了材料的抗氧化性，最终得到抗氧化超低磨损超高分子量聚乙烯髋关节臼。

天然珊瑚粉取材于造礁石珊瑚，其化学成分与人体骨类似，主要由碳酸钙及有机质构成，天然珊瑚人工骨具有良好的生物相容性，安全无毒，天然珊瑚中的CaCO₃在体液内可分解为Ca²⁺和HCO₃^-，HCO₃^-可参与体液的HCO₃^-/CO₂缓冲系，而Ca²⁺则可参与植入体表面的钙磷离子交换，促进新骨的形成。

维生素V_E分子结构中的氧杂萘满端可以吸取和稳定自由基，形成苯氧基自由基；苯氧基自由基会遭受位阻，使本身稳定并保留在聚合物内，阻止了氧化过程。