人工股骨頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于人工髖關(guān)節(jié)置換的人工股骨頭，具體是一種通過梯度纖維結(jié)構(gòu)實現(xiàn)緩沖沖擊和增加潤滑的人工股骨頭。
【背景技術(shù)】
[0002]人工關(guān)節(jié)是用生物相容性與機械性能良好的生物醫(yī)用材料制成的一種類似人體骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的假體。人工關(guān)節(jié)置換是指用這類人工關(guān)節(jié)替代或置換病損或損傷的關(guān)節(jié)，具有重建關(guān)節(jié)功能、解除關(guān)節(jié)疼痛、矯正關(guān)節(jié)畸形、保持關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和修復肢體長度等綜合優(yōu)勢，是臨床驗證的有效治療途徑。自1972年Charnley提出髖關(guān)節(jié)置換奠定人工關(guān)節(jié)置換的基礎(chǔ)以來，已成為舉世公認的一項人工材料在人體中使用最成功的外科技術(shù)之一。人工關(guān)節(jié)置換中髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換占據(jù)較高比例。
[0003]髖關(guān)節(jié)是人體最大的球窩關(guān)節(jié)，它是由環(huán)形的股骨頭和杯狀的髖白組成。當髖關(guān)節(jié)病損后，需要用人工髖關(guān)節(jié)進行置換。典型的人工全髖關(guān)節(jié)假體包括關(guān)節(jié)柄、關(guān)節(jié)頭、關(guān)節(jié)臼和關(guān)節(jié)外襯組成。關(guān)節(jié)置換后，在人體運動過程中，關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)白之間進行復雜的摩擦運動，代替了人體的天然的股骨頭和杯狀的髖白摩擦。在人工髖關(guān)節(jié)的運動過程中，關(guān)節(jié)頭和關(guān)節(jié)白之間通過接觸和相對運動以承載人體重量，同時對各種沖擊予以緩沖?，F(xiàn)有傳統(tǒng)人工髖關(guān)節(jié)中，一般用陶瓷或金屬等硬質(zhì)材料做關(guān)節(jié)頭，陶瓷或金屬的彈性模量都很大，與彈性模量較小的人體天然關(guān)節(jié)頭差異很大，不利于人工髖關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤滑性能的
[0004]專利申請?zhí)枮?01010299147.7的專利公開了一種多層殼芯復合結(jié)構(gòu)件組成的人工髖關(guān)節(jié)，該型關(guān)節(jié)中人工髖白和人工股骨頭都具有多層殼芯復合結(jié)構(gòu)，主要由陶瓷髖臼內(nèi)襯、過渡層和多孔金屬或陶瓷等構(gòu)成，采用了梯度結(jié)構(gòu)，但表面和復合層中用的是硬質(zhì)陶瓷或合金材料，復合層中沒有縱向纖維支撐，與彈性模量較小的人體天然關(guān)節(jié)頭差異很大，影響人工髓關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤滑性能的提尚。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種人工股骨頭，具體是可用于代替人體天然股骨關(guān)節(jié)頭的
目.ο
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明為具有梯度纖維結(jié)構(gòu)的人工股骨頭。根據(jù)本發(fā)明，人工股骨頭是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:所述人工股骨頭具有復合結(jié)構(gòu)，包括碳納米管水凝膠復合層、細菌纖維素水凝膠復合層、固體核心、邊界潤滑層和縱向纖維，所述碳納米管水凝膠復合層由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，所述細菌纖維素水凝膠復合層由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細菌纖維素組成，所述縱向纖維從固體核心中一直延伸到碳納米管水凝膠復合層內(nèi)部并呈現(xiàn)放射狀分布。所述固體核心是球形，所述固體核心是由多孔固體材料組成，所述固體核心內(nèi)有關(guān)節(jié)柄插孔。
[0007]上述技術(shù)方案中，人工股骨頭使用的聚乙烯醇水凝膠材料本身具有良好的彈性，彈性模量接近天然軟骨材料，具有天然的多孔結(jié)構(gòu)而能夠吸收和儲存關(guān)節(jié)滑液，當受壓時釋放關(guān)節(jié)滑液作為潤滑，利于提高潤滑性能；細菌纖維素是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的鏈狀高分子聚合物，具有納米級超細網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有高比表面積、良好的親水性和生物相容性；碳納米管具有良好的力學、電學、光學以及熱學性能。細菌纖維素和碳納米管與聚乙烯醇水凝膠復合并用于本方案后，能夠得到抗疲勞、抗磨損和承載能力顯著提高的人工股骨頭。
[0008]本發(fā)明的特點和優(yōu)勢包括:結(jié)構(gòu)簡單緊湊，通過人工股骨頭的不同材料層富有彈性的梯度構(gòu)造和多孔結(jié)構(gòu)，在發(fā)生彈性變形時吸收和釋放滑液，提高關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤滑性能。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明所述人工股骨頭的剖視圖。
[0010]圖1中，1為碳納米管水凝膠復合層，2為細菌纖維素水凝膠復合層，3為固體核心，4為關(guān)節(jié)柄插孔，5為邊界潤滑層，6為縱向纖維。
【具體實施方式】
[0011]下面以非限定性的實施例來進一步解釋、說明本技術(shù)方案。
[0012]本發(fā)明所述人工股骨頭如圖1所示，所述人工股骨頭具有復合結(jié)構(gòu)，包括碳納米管水凝膠復合層1、細菌纖維素水凝膠復合層2、固體核心3、邊界潤滑層5和縱向纖維6，所述碳納米管水凝膠復合層1由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，所述細菌纖維素水凝膠復合層2由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細菌纖維素組成，所述縱向纖維6從固體核心3中一直延伸到碳納米管水凝膠復合層1內(nèi)部，所述固體核心3是球形，所述固體核心3是由多孔固體材料組成，所述固體核心3內(nèi)有關(guān)節(jié)柄插孔4。
[0013]所述碳納米管水凝膠復合層1是由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，碳納米管水凝膠復合層1含碳納米管的質(zhì)量分數(shù)可在0.1%到3%范圍，所述細菌纖維素水凝膠復合層2是由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細菌纖維素組成，所述縱向纖維6在人工股骨頭中由固體核心3到碳納米管水凝膠復合層1呈現(xiàn)放射狀分布，所述縱向纖維6為醫(yī)用無菌纖維，所述邊界潤滑層5由磷脂組成，作為邊界潤滑劑。
[0014]安裝時，把人工髖關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)柄插入固體核心3的關(guān)節(jié)柄插孔4中，為保證關(guān)節(jié)柄與關(guān)節(jié)柄插孔4緊密配合，關(guān)節(jié)柄與關(guān)節(jié)柄插孔4可用錐形孔和錐形軸配合，然后將安裝了人工股骨頭的關(guān)節(jié)柄插入人體股骨髓腔并用骨水泥固定，此時人工股骨頭和關(guān)節(jié)柄安裝完畢，可與人工關(guān)節(jié)白或天然關(guān)節(jié)白配合實現(xiàn)關(guān)節(jié)功能。
[0015]當關(guān)節(jié)承受沖擊載荷時，人工股骨頭的碳納米管水凝膠復合層1和細菌纖維素水凝膠復合層2因具有良好彈性而發(fā)生變形以抵抗沖擊，與傳統(tǒng)的金屬、陶瓷等硬質(zhì)人工關(guān)節(jié)頭相比，能減少對人體的損傷。碳納米管水凝膠復合層1和細菌纖維素水凝膠復合層2都屬于強化后的水凝膠材料，利于提高抗壓能力并減少沖擊引起的疲勞破壞。
[0016]碳納米管水凝膠復合層1和細菌纖維素水凝膠復合層2具有多孔結(jié)構(gòu)，能夠吸收關(guān)節(jié)滑液，當關(guān)節(jié)運動過程中，關(guān)節(jié)頭受壓之后，碳納米管水凝膠復合層1和細菌纖維素水凝膠復合層2發(fā)生變形并釋放部分吸收的關(guān)節(jié)滑液，提高了關(guān)節(jié)的潤滑性能。固體核心3具有的多孔結(jié)構(gòu)能儲存關(guān)節(jié)滑液，用于供給細菌纖維素水凝膠復合層2發(fā)生變形時對關(guān)節(jié)滑液的吸收和釋放功能。
【主權(quán)項】
1.一種人工股骨頭，其特征在于:所述人工股骨頭具有復合結(jié)構(gòu)，包括碳納米管水凝膠復合層(1)、細菌纖維素水凝膠復合層(2)、固體核心(3)、邊界潤滑層(5)和縱向纖維(6)，所述碳納米管水凝膠復合層(1)由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，所述細菌纖維素水凝膠復合層(2)由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細菌纖維素組成，所述縱向纖維(6)從固體核心(3)中一直延伸到碳納米管水凝膠復合層(1)內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述人工股骨頭，其特征在于:所述固體核心(3)是球形，所述固體核心(3)是由多孔固體材料組成，所述固體核心(3)內(nèi)有關(guān)節(jié)柄插孔(4)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人工股骨頭，包括碳納米管水凝膠復合層(1)、細菌纖維素水凝膠復合層(2)、固體核心(3)、邊界潤滑層(5)和縱向纖維(6)，碳納米管水凝膠復合層(1)由摻雜碳納米管的聚乙烯醇水凝膠組成，細菌纖維素水凝膠復合層(2)由浸漬聚乙烯醇水凝膠的細菌纖維素組成，縱向纖維(6)從固體核心(3)中一直延伸到碳納米管水凝膠復合層(1)內(nèi)部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可以有效提高關(guān)節(jié)抗沖擊性能和潤滑性能。
【IPC分類】A61L27/48, A61F2/36, A61L27/56, A61L27/52, A61L27/44
【公開號】CN105287057
【申請?zhí)枴緾N201510767541
【發(fā)明人】李鋒, 王安敏
【申請人】青島科技大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月11日