[发明专利]一种高耐磨自润滑骨科植入物关节面摩擦副

说明书

本发明公开了一种石墨烯和醚醚酮复合新材料制成的骨科植入物关节面摩擦副，具体为通过使用新复合材料使得骨科植入物关节面摩擦副的耐摩擦性能显著提高，同时具有自润滑性，使得摩擦副力学性能达到最佳，显著降低摩擦磨损对产品的危害。本发明所制骨科植入物关节摩擦副具有高耐磨性和自润滑性，显著提高植入物的使用寿命。

技术领域

本发明涉及骨科材料及其应用领域，尤其涉及一种高耐磨自润滑骨科植入物关节面摩擦 副，其中骨科植入物摩擦副包括膝关节、髋关节、肩关节、踝关节、人工椎间盘等全部骨科 植入类假体的关节面衬垫。

背景技术

随着我国的人均寿命不断增长，人们更加关注生活质量的提高和保证。但关节炎、运动 创伤、老龄化等因素导致的关节置换数量在逐年递增。

在人体的原生关节中，关节摩擦副的表面有软骨组织的覆盖，该组织能分泌适量的润滑 液，形成一个良好的自润滑系统，使关节在70～80年中保持正常工作。

在一些情况下，需要植入人工关节以缓解某些疾病或缺陷。但是人工关节植入物破坏了 原有的自润滑系统，工作中相对运动面发生磨损，每年约产生500万颗磨损颗粒。这些磨粒 在植入物与肌肉界面的聚积，导致生物对异体的反应，诱发相应数量的细胞吞噬这些颗粒， 变异的细胞将导致骨溶解，同时使原先紧密配合的“人工关节—骨”接合面发生松动，最终 导致假体的失效。

人工关节摩擦副技术与产品表面的耐磨性、滋润滑性密切相关，避免产生导致假体失效 的磨粒是人工关节摩擦副研究的最高目标，该目标应从耐磨性和自润滑性等方面进行展开。

综上所述，目前亟需开发一种高耐磨性、高润滑性的骨科植入物关节摩擦副产品，其将 具有相对现有产品更长久的使用寿命，减少或完全避免病人因产品磨损原因导致假体失效后 的重新置换手术，用以替代市面上现有的关节摩擦副产品。

发明内容

本专利正是为了解决现有技术中的上述需求而提出的，本专利要解决的技术问题是提 供一种高耐磨自润滑骨科植入物关节面摩擦副，减少因磨损而导致的假体失效。

为了解决上述问题，本专利所提供的技术方案包括：

一种高耐磨自润滑骨科植入物关节面摩擦副，其特征在于，所述摩擦副所采用的材料包 括：石墨烯和醚醚酮复合材料。所述复合材料采用如下方式得到：首先，利用物理法对聚醚 醚酮表面进行羟基化改性；在此过程中，聚醚醚酮先进行清洗抛光后，再通过等离子体注入 在聚醚醚酮表面形成羟基官能团；等离子体源为水蒸汽，氩气为电离助剂，真空室压力为1 ×10^-2～1×10^-3Pa；羟基化改性后的PEEK材料进行软化、造粒；然后，将氧化石墨烯纤维制 备及其磺化改性；此过程包括，通过膜浓缩法制备浓度为8～10g/L的氧化石墨烯分散液， 再将其置于乙酸的乙醇溶液中凝固，纤维直径100～500μm，纤维长度1～10mm；中制备出 的氧化石墨烯纤维在乙醇和脱水剂的混合溶液中与对氨苯磺酸发生磺化反应；第三，将氧化 石墨烯纤维原位接枝到聚醚醚酮；在此过程中，将所述聚醚醚酮和所述石墨烯以化学键的方 式结合以形成性能稳定均一的聚合物。

优选地，高耐磨自润滑骨科植入物关节面摩擦副采用将上述复合材料与聚醚醚酮按照重 量比1:10共混，然后根据模具将一次热压注塑成型由混合材料制成所述高耐磨自润滑骨科 植入物关节面摩擦副。

优选地，所述混合材料拉伸屈服强度≥35MPa，拉伸断裂强度≥70MPa；断裂伸长率≥600％； 双切口冲击强度≥360kJ/m²；表面粗糙度为0～1um，摩擦系数为0～0.01；产品接触角θω为 0°～25°，表面能≥100mN/m。

采用上述技术方案，摩擦副的耐摩擦性能进一步提高，一方面将有利于保持关节的润滑 性能，另一方面可以将衬垫做的更薄，这样可以尽可能保留原生的骨组织，使得假体的稳定 性更高，且后期如果需要进行翻修手术，较多的骨量保留有助于提高翻修假体的成功率。