γ辐照PVA基水凝胶关节软骨修复材料的制备和性能研究

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关节软骨损伤是导致关节疼痛的一种普遍的损伤形式,是临床骨科常见的疾病,长期以来人们一直在寻找和研制理想的软骨修复材料。聚乙烯醇(PVA)水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,特别具有毒性低、机械性能优良、含水量高和生物相容性好等优点,是一种非常有前途的人工软骨修复材料。为了进一步提高PVA水凝胶作为软骨修复材料的性能,本文采用冷冻-解冻循坏和γ射线辐照交联相结合的方法制备了PVA/PVP(聚乙烯吡咯烷酮)复合水凝胶,用冷冻解冻法制备了PVA/PAAM(聚丙烯酰胺)复合水凝胶,并探讨了其作为关节软骨修复材料的可行性。采用扫描电镜,红外光谱等技术手段对复合水凝胶进行显微形貌观察和结构表征。系统研究了复合水凝胶的亲水性、力学性能和生物摩擦学性能及生物相容性。主要内容与结果如下:1.采用冷冻解冻和γ辐照相结合的方法制备的PVA/PVP复合水凝胶软骨修复材料具有类似于天然关节软骨的多孔结构。经γ辐照后,试样的表面韧性增强,内部网络结构得到强化,提高了试样的耐磨性;2.研究了PVA/PVP复合水凝胶的亲水性,测试了PVA/PVP复合水凝胶作为生物医用材料时的溶血性,结果显示其具有良好的生物相容性;3.PVA/PVP复合水凝胶的拉伸和压缩应力-应变呈现典型的非线性关系,是一种粘弹性材料。拉伸和压缩强度随着辐照剂量的增加,先增加后降低,随着冷冻解冻次数的增加而增加。在辐照剂量为100kGy时,拉伸和压缩强度达到最大值。拉伸模量和压缩模量均随应变的增加而增加;4.较全面地研究了不同条件下PVA/PVP复合水凝胶的生物摩擦学性能。考察了辐照剂量、润滑条件、冷冻解冻循环次数、载荷、PVA聚合度、PVP的添加、以及不同的摩擦副等因素对水凝胶摩擦学性能的影响。辐照后,摩擦系数呈现一定的上升变化趋势,但在100kGy时,摩擦系数反而较小。摩擦系数随着冷冻解冻循环次数的增加而增加。在小牛血清润滑下的摩擦系数较去离子水和生理盐水中最小;5.初步研究了PVA/PAAM复合水凝胶的制备,力学性能和摩擦学性能等,探讨了其作为一种新型关节软骨修复材料的可行性。6.制备的PVA/PVP复合水凝胶具有类似于天然关节软骨的力学性能和生物摩擦学性能,是一种很有前途的关节软骨修复材料。
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