人工关节表-界面润滑防护设计及其全周期长效服役技术

表-界面润滑防护技术在人工关节置换领域具有较高的应用前景，人工关节置换 术是目前医疗界最有效的手术之一。2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经 超过了 90万例，且仍在以接近每年20%的速度快速增长。人工关节的寿命、可靠性 与润滑状态紧密相关。因润滑不良导致的磨屑诱导的无菌性松动是人工关节全周期服 役面临的主要问题，也是当前面临的主要挑战。本成果突破了长期制约工程化制备该 类复合材料设计的一系列重大技术难题，研制出达到国际和国内先进水平的人工关节 表-界面织构化层次化润滑设计方法，主要创新性成果如下： （1）提出基于可注射温敏性凝胶的人工关节缓释润滑和摩擦界面防护技术：实 现了润滑吸附膜的可视化，碳量子点在摩擦过程中可吸附于摩擦副表面，形成可追踪 的边界润滑膜，并可改善人工关节材料的摩擦学特性。 （2）提出了人工关节表-界面织构化层次化润滑设计方法：构建了可长效润滑的 表面织构嵌藏水凝胶的方法，揭示了水凝胶氢键三维网络结构在压力作用下促进润滑 剂释放的机制。 （3）实现了织构化表面对细胞的有效减毒，实现了长效润滑服役性能与生物相 容性的统一：采用量子点技术验证了织构填载水凝胶的细胞毒性和在小鼠体内的安全 性及急性排斥反应，均具有良好的生物相容性和技术应用前景。 （4）提出并阐释了人工关节表-界面在模拟体液环境下的原位钝化膜的系统设计 方法和长效服役机理。

关键技术： 1) 人工关节缓释润滑和摩擦界面防护技术； 2) 润滑吸附膜的可视化技术； 3) 表-界面织构化层次化润滑设计方法； 4) 生物相容性涂层覆盖的织构化细胞生长技术； 5) 人工关节表-界面钝化技术。 6) 技术指标： 7) 层次化织构表面摩擦系数最低可以达到 0.001量级，比光滑表面提高 39.1-58.0%； 8) DLC改性配副的摩擦系数降低且磨损量值减小 1~2个数量级。