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超高分子量聚乙烯关节材料表面自由基官能团化改性及生物摩擦学性能研究

超高分子量聚乙烯凭借良好的摩擦学性能、力学性能以及生物相容性广泛应用于人工髋关节材料，然而在与金属或陶瓷球头相互作用过程中，UHMWPE髋臼的磨损可能诱发植入物无菌性松动，并最终导致失效。为进一步提高UHMWPE关节材料的性能，优化人工关节配副，采用表面自由基官能团化改性技术对超高分子量聚乙烯进行表面改性并进行生物摩擦学性能研究。通过紫外光辐照激发光引发剂，在UHMWPE表面引入自由基活性点，接着将带有特殊基团的功能性单体通过自由基聚合方式组装到UHMWPE表面，最终形成表面“刷状层”结构。在润滑条件下，分子刷因水分子牵引而得到伸展，且表面基团通过氢键与水分子连结形成了水合润滑层，可为摩擦界面提供良好的润滑。此外，部分单体聚合后拥有较高的粘性，能够形成具有高粘弹性的摩擦界面，在润滑的协同作用下可以产生优良的边界润滑效果。实验结果表明，经表面自由基官能团化改性后，UHMWPE表面刷状层结构能够显著改善亲水性，有效降低摩擦系数以及磨损量，为得到模拟天然软骨表面特性的新型UHMWPE材料提供了新的策略。