軟骨表面置換植入材料的生物摩擦學(xué)

未經(jīng)治療的膝關(guān)節(jié)軟骨缺損可導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎，出現(xiàn)持續(xù)疼痛、僵硬和活動(dòng)受限等癥狀。目前對(duì)軟骨缺損的治療僅限于病變大小和特定年齡組。對(duì)于不再適合再生治療，但對(duì)于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)來(lái)說(shuō)太年輕的中年患者，軟骨表面植入物是一種很有前途的替代治療方法。通過(guò)觀察身體部位所經(jīng)歷的摩擦、潤(rùn)滑和磨損(摩擦學(xué)特性)來(lái)衡量植入物的成功與否。艾麗西亞達(dá)門博士 研究著眼于兩種用于治療軟骨缺損的新型軟骨表面置換植入物的開(kāi)發(fā)，并研究了它們的摩擦學(xué)特性。

膝關(guān)節(jié)中的關(guān)節(jié)軟骨傳遞載荷并為膝關(guān)節(jié)中的關(guān)節(jié)提供光滑、潤(rùn)滑的表面。因此，簡(jiǎn)單地說(shuō)，這種軟骨對(duì)于運(yùn)動(dòng)的輕松很重要。因此，超低摩擦和增強(qiáng)潤(rùn)滑是膝關(guān)節(jié)健康關(guān)節(jié)軟骨的基本特征。

然而，當(dāng)受損的軟骨被植入物替換時(shí)，例如局部膝關(guān)節(jié)表面置換植入物，它們的摩擦特性需要足以確保相對(duì)的軟骨在滑動(dòng)或滑動(dòng)過(guò)程中不會(huì)進(jìn)一步受損。這取決于膝關(guān)節(jié)的各個(gè)方面，例如軟骨和滑液成分。而對(duì)于她的博士學(xué)位。研究中，Alicia Damen 著手探索這些方面。

軟骨成分

首先，Damen 通過(guò)展示兩種軟骨表面重修植入物(一種由鈷鉻制成，另一種由不可降解的聚碳酸酯 - 聚氨酯 (PCU) 制成)來(lái)研究軟骨成分的重要性，在移動(dòng)到健康光滑的軟骨時(shí)表現(xiàn)良好。然而，隨著時(shí)間的推移，當(dāng)對(duì)面的軟骨患有關(guān)節(jié)炎時(shí)，這會(huì)造成進(jìn)一步的損傷。

其次，Damen 評(píng)估了植入物本身是否隨著時(shí)間的推移在體內(nèi)變得粗糙，因?yàn)檫@可能會(huì)損害它們的性能。詳細(xì)的表面輪廓分析表明，一種鈷鉻種植體和兩種類型的 PCU 種植體的表面紋理(每種都具有不同的莖剛度)以不同的方式發(fā)生變化。在這里，莖是植入物的一部分，有助于將植入物固定在骨骼中。這表明不同的磨損機(jī)制取決于表面材料和閥桿的剛度。

這些堅(jiān)硬、不可吸收的植入物不會(huì)隨著時(shí)間的推移而適應(yīng)，并且可能在中長(zhǎng)期內(nèi)變得不穩(wěn)定。這些植入物可能會(huì)推遲全關(guān)節(jié)置換的需要，但它們不是長(zhǎng)期的解決方案。

HydroSpacer

在她論文的第二部分，Damen 研究了一種新的可再生仿生植入物作為一種長(zhǎng)期治療方法。這種植入物基于填充有水凝膠的經(jīng)編間隔織物，稱為 HydroSpacer。使用定制設(shè)備模擬步態(tài)或步行周期的同時(shí)壓縮和運(yùn)動(dòng)表明，間隔織物的方向和水凝膠的膨脹潛力會(huì)影響相對(duì)的軟骨磨損。

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