[发明专利]人工关节构件及其制备方法和摩擦副

说明书

本发明涉及表面亲水改性的人工关节构件及其制备方法和人工关节摩擦副，该人工关节构件的制备方法包括以下步骤：在真空条件下将超高分子量聚乙烯粉料进行辐照处理，且辐照剂量大于10KGy；将经辐照处理的超高分子量聚乙烯粉料与单体进行接枝反应，制得亲水改性UHMWPE粉料；其中，单体具有亲水基团和能够进行前述接枝反应的反应性基团；以亲水改性UHMWPE粉料作为主料提供亲水材料层，使该亲水材料层覆盖用于成型摩擦面的模具压头表面，将待模压粉料进行热压成型，形成的人工关节构件在摩擦面位置形成表面亲水层。该方法制备得到的人工关节构件具有较低的表面粗糙度和较优的亲水润滑性，具有较优的耐磨损性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别涉及人工关节构件及其制备方法和摩擦副。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以其优异的耐磨性和自润滑性，广泛应用于人工关节材料中，以UHMWPE作为软端，以金属等硬质材料作为硬端，共同组成摩擦副进行配合使用，制备人工关节。但传统的方法制备得到的人工关节在长期摩擦过程中容易产生大量的磨屑，进而会诱发基体细胞产生一系列不良生物反应，释放溶骨因子导致骨溶解和无菌性松动，影响了人工关节的使用寿命。因此，改善UHMWPE的摩擦性能成为延长人工关节寿命的重要手段之一。

改善UHMWPE表面耐磨性能的一个关键点是降低人工关节的摩擦面的粗糙度。对于金属等材质的硬端，通常可以通过打磨抛光工艺使其粗糙度降低，但是，对于UHMWPE软端，由于机加工刀痕带来的粗糙度限制，很难进一步降低。故需要寻找一种能够替代机加工成型的方法，以改变人工关节的表面润滑特性，提升耐磨损性。

发明内容

基于此，有必要提供一种表面亲水改性的人工关节构件及其制备方法。该方法制备得到的人工关节构件具有较低的表面粗糙度和较优的亲水润滑性，具有较优的耐磨损性能。

本发明的第一方面提供一种人工关节构件的制备方法，包括以下步骤：

于真空条件下，将超高分子量聚乙烯粉料进行辐照处理，辐照剂量大于10KGy；

将经辐照处理的超高分子量聚乙烯粉料与单体进行接枝反应，制得亲水改性UHMWPE粉料；其中，所述单体携带亲水基团；

提供待模压粉料，所述带模压粉料包含质量含量50％的所述亲水改性UHMWPE粉料；

将所述待模压粉料置于包括第一成型面的模具中，使所述第一成型面被所述亲水改性UHMWPE粉料所覆盖，进行模压成型，形成具有摩擦面的所述人工关节构件；

其中，所述第一成型面的粗糙度≤0.1μm；

所述人工关节构件的摩擦面由所述第一成型面形成。

在其中一些实施方式中，所述辐照处理的步骤中，采用γ射线或电子束进行所述辐照处理；及/或，所述辐照剂量为30KGy～180KGy。

在其中一些实施方式中，在进行所述辐照处理之前，还包括将所述超高分子量聚乙烯粉料进行清洗、干燥的步骤。

在其中一些实施方式中，所述超高分子量聚乙烯粉料中的超高分子量聚乙烯的分子量≥200万道尔顿；及/或，

所述单体选自2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸中的一种或多种；

进行所述接枝反应的步骤中，所述单体和所述超高分子量聚乙烯粉料的质量比为1:(1～10)；及/或，

进行所述接枝反应的步骤中，所述单体以单体溶液的形式提供，其中，所述单体溶液中的溶剂为水，和/或，所述单体在所述单体溶液中的含量为0.1mol/L～1mol/L。

在其中一些实施方式中，所述接枝反应在惰性气体氛围中进行；及/或，