超高分子量聚乙烯作为植入材料用于人工髋关节已有半个世纪的历史,但是人工髋关节假体磨损产生的超高分子量聚乙烯磨屑能诱发假体周围的骨溶解,这成为人工髋关节晚期松动的主要原因。目前防治骨溶解的途径主要有两种：一是从摩擦学和材料学角度减少磨屑的产生；二是从生物学角度,利用药物对骨溶解进行防治。本课题组前期已经对载雌二醇超高分子量聚乙烯进行了研究,证明其具有良好的力学性能和摩擦学性能。但是雌二醇是一种雌性激素,目前使用对象为绝经后的女性,因此其使用可能受到性别限制。另外,药物在超高分子量聚乙烯中的分布状况仍需研究。本论文选用具有防治骨溶解效果和良好热稳定性的药物阿仑膦酸钠,利用溶剂挥发法和热压成型法制备阿仑膦酸钠与超高分子量聚乙烯质量比为0.22：100的载药超高分子量聚乙烯。期望此材料作为人工髋关节假体植入后,会随着磨屑的产生而稳定释放出阿仑膦酸钠,达到药物防治骨溶解的目的,从而延长人工髋关节的使用寿命。本论文分别通过傅里叶红外光谱分析、排液法、接触角测量、二次离子质谱分析、X射线衍射分析、差示扫描量热法、小冲杆测试和表面显微硬度测试研究了载阿仑膦酸钠超高分子量聚乙烯的特征官能团、密度、表面能、药物分布、晶体结构、结晶度和力学性能,以未载阿仑膦酸钠的超高分子量聚乙烯作为对照。论文对载药超高分子量聚乙烯磨屑的制备进行了两种方式的探索,并对载药超高分子量聚乙烯磨屑的体外药物释放进行了研究。论文使用倒置培养法实现了载药磨屑与细胞共培养。通过光学显微镜观察细胞形态,通过噻唑蓝(MTT)法考察了载药磨屑对成骨细胞和巨噬细胞的增殖的影响,并通过测定碱性磷酸酶(ALP)活性考察了载药磨屑对成骨细胞分化的影响,通过酶联接免疫吸附剂测定(ELISA)考察了载药磨屑对巨噬细胞的溶骨性细胞因子白介素6(IL-6)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的分泌功能的影响。红外光谱的结果显示热压前后阿仑膦酸钠的特征官能团(3500 cm-1-3400 cm-1处的OH和／或NH2伸缩振动,1640 cm-1处的NH2弯曲振动,1050 cm-1和1020 cm-1处的P=O伸缩振动,926 cm-1处的OH弯曲振动)没有消失,也没有出现新的官能团,说明阿仑膦酸钠在热压前后保持了结构的稳定。二次离子质谱通过对含有阿仑膦酸钠中的特征元素(N、P和Na)的二次离子(Na+、C3H8N+、PO3-和PO3H-)的分析表明阿仑膦酸钠在载药超高分子量聚乙烯中分布均匀,并未发生明显的团聚。试验结果还表明载药和未载药超高分子量聚乙烯在密度、表面能、晶体结构等方面没有显著性差异,由此可以推测二者具有相同的力学性能。尽管载药后超高分子量聚乙烯的结晶度有所下降,但是小冲杆测试和显微硬度测试结果显示阿仑膦酸钠的加入对超高分子量聚乙烯的力学性能没有显著影响。由于超高分子量聚乙烯的磨损与小冲杆测试中最大载荷、破裂极限载荷和破裂极限位移等参数存在正相关联系,而与材料的显微硬度呈反比例关系,这说明阿仑膦酸钠的加入对超高分子量聚乙烯的摩擦学性能没有显著影响。载药超高分子量聚乙烯磨屑的体外药物释放试验表明,药物的释放过程分为三个阶段,即突释阶段、快速释放阶段和稳定阶段。在药物释放达到最终的稳定阶段时,药物的最终释放率大约为34%。磨屑与细胞共培养的结果表明,在试验浓度范围(10-8-10-6mol／L)内,阿仑膦酸钠对成骨细胞的增殖和碱性磷酸酶活性具有促进作用,说明载药超高分子量聚乙烯磨屑释放的阿仑膦酸钠可能具有促进骨形成的能力；同时阿仑膦酸钠对巨噬细胞的增殖和溶骨性细胞因子IL-6和TNF-α的分泌功能具有抑制作用,说明载药超高分子量聚乙烯磨屑释放的药物可能会通过抑制巨噬细胞功能而抑制骨溶解的发生。本论文通过试验制备得到了一种具有潜在抑制骨溶解作用的载药超高分子量聚乙烯,这种材料不仅具有与超高分子量聚乙烯相同的材料学性能,而且其中的阿仑膦酸钠能够作用于成骨细胞和巨噬细胞从而起到抑制骨溶解的作用。