本發(fā)明屬于生物摩擦學(xué)領(lǐng)域，具體涉及表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，近年來人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)越來越普及，尤其是全關(guān)節(jié)置換得到了較大的發(fā)展。然而，在關(guān)節(jié)置換手術(shù)后，關(guān)節(jié)囊被移除，體液代替滑液成為關(guān)節(jié)間的潤滑劑。體液的潤滑效果很差，加速了人工關(guān)節(jié)的磨損，從而縮短了人工關(guān)節(jié)的使用壽命。目前很多技術(shù)和方法用于改善關(guān)節(jié)材料的磨損，但這些技術(shù)不能有效地加強(qiáng)潤滑效果。例如，通過向關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射人工滑液，但是很容易被體液稀釋和吸收。而使用透明質(zhì)酸等物質(zhì)后發(fā)現(xiàn)，部分關(guān)節(jié)炎病人雖然在一段時(shí)間內(nèi)消除了關(guān)節(jié)疼痛，但是透明質(zhì)酸會(huì)因摩擦導(dǎo)致分子鏈碎片化，喪失潤滑性能。因此亟需一種良好的潤滑方式來改善人工關(guān)節(jié)的潤滑，避免早期嚴(yán)重的磨損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠及其制備方法和用途，以解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明通過所制備的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯凝膠應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)織構(gòu)中，在關(guān)節(jié)間緩釋潤滑劑，實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)長效服役的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠的制備方法，包括以下步驟：將殼聚糖完全溶解在稀的冰醋酸溶液中獲得殼聚糖溶液，然后再將聚乙二醇和氧化石墨烯加入殼聚糖溶液中充分溶解，獲得殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠；將殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面進(jìn)行凝膠化，獲得表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠。

進(jìn)一步的，所述的殼聚糖，相對分子質(zhì)量為80-90萬，脫乙酰化程度≥90.0％；溶膠中殼聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2.5wt％。

進(jìn)一步的，溶膠中冰醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-1wt％。

進(jìn)一步的，溶膠中聚乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-30wt％；聚乙二醇的分子量為4000-6000。

進(jìn)一步的，溶膠中氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-0.3wt％。

進(jìn)一步的，殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面后進(jìn)行凝膠化。

進(jìn)一步的，將殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面，使用氫氧化鈉溶液進(jìn)行凝膠化，蒸餾水洗滌至中性，乙醇脫水，獲得表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠；其中，每1.0g的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠，使用0.5-0.8g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2wt％氫氧化鈉溶液進(jìn)行凝膠化。

進(jìn)一步的，將殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面，使用甘油磷酸鈉溶液進(jìn)行凝膠化，在37℃下形成表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠；其中，每1.0g的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠，使用0.2-0.3g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-80wt％甘油磷酸鈉溶液進(jìn)行凝膠化。

進(jìn)一步的，圓坑織構(gòu)為圓坑矩陣，通過激光表面織構(gòu)技術(shù)制造；激光表面織構(gòu)的參數(shù)為直徑250μm,深度200μm，間距500μm。

進(jìn)一步的，圓坑織構(gòu)設(shè)置于人工關(guān)節(jié)材料上。

表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠用于人工關(guān)節(jié)潤滑液的用途。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有意效果：

本發(fā)明使用氧化石墨烯、聚乙二醇等生物相容性材料制備人工關(guān)節(jié)潤滑液，為了避免對注射后的潤滑液稀釋和吸收的現(xiàn)象，將潤滑溶膠填充到織構(gòu)內(nèi)進(jìn)行凝膠化。該制備方法容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)制備過程綠色、無污染物排放，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠不僅可以緩慢釋放潤滑劑，還可以容納磨屑，形成良好的潤滑環(huán)境，可望用于人工關(guān)節(jié)的潤滑。

附圖說明

圖1為殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯凝膠在織構(gòu)中的應(yīng)用示意圖；

圖2為實(shí)施例1的樣品溶膠和凝膠態(tài)在光滑和織構(gòu)盤上的平均摩擦系數(shù)示意圖；

圖3為實(shí)施例1的樣品經(jīng)不同天數(shù)靜置后緩釋液的平均摩擦系數(shù)示意圖；

圖4為本發(fā)明制備方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將殼聚糖完全溶解在稀的冰醋酸溶液中，再將聚乙二醇和氧化石墨烯加入殼聚糖溶液中充分溶解，獲得殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：冰醋酸1wt％、80萬分子量且脫乙?；潭取?0.0％的殼聚糖2wt％、4000分子量的聚乙二醇30wt％和氧化石墨烯0.3wt％。將1.0g的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面，加入0.5g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2wt％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行凝膠化，蒸餾水洗滌至中性，乙醇脫水，獲得表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠。

實(shí)施例2

將殼聚糖完全溶解在稀的冰醋酸溶液中，再將聚乙二醇和氧化石墨烯加入殼聚糖溶液中充分溶解，獲得殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：冰醋酸1wt％、80萬分子量且脫乙?；潭取?0.0％的殼聚糖2wt％、4000分子量的聚乙二醇30wt％和氧化石墨烯0.3wt％。將1.0g的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面，加入0.2g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80wt％的甘油磷酸鈉溶液，在37℃形成表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠。

實(shí)施例3

將殼聚糖完全溶解在稀的冰醋酸溶液中，再將聚乙二醇和氧化石墨烯加入殼聚糖溶液中充分溶解，獲得殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：冰醋酸0.5wt％、90萬分子量且脫乙酰化程度≥90.0％的殼聚糖1.5wt％、6000分子量的聚乙二醇25wt％和氧化石墨烯0.2wt％。將1.0g的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面，加入0.6g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％的氫氧化鈉溶液進(jìn)行凝膠化，蒸餾水洗滌至中性，乙醇脫水，獲得表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠。

實(shí)施例4

將殼聚糖完全溶解在稀的冰醋酸溶液中，再將聚乙二醇和氧化石墨烯加入殼聚糖溶液中充分溶解，獲得殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：冰醋酸0.8wt％、85萬分子量且脫乙酰化程度≥90.0％的殼聚糖2.2wt％、6000分子量的聚乙二醇20wt％和氧化石墨烯0.1wt％。將1.0g的殼聚糖/聚乙二醇/氧化石墨烯溶膠涂在圓坑織構(gòu)表面，加入0.25g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60wt％的甘油磷酸鈉溶液，在37℃形成表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠。

以上所述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何違背本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、組合、簡化，均應(yīng)視為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

試驗(yàn)中，將實(shí)施例1中制備的氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠在恒溫干燥箱中干燥24h，稱取0.15g，加入3.0g的蒸餾水靜置緩釋，使用超高分子量聚乙烯為銷，co-cr-mo合金為盤，在接觸壓力10.9mpa，滑動(dòng)速度24mm/s條件下，對不同天數(shù)的緩釋液進(jìn)行測試，平均摩擦系數(shù)小于0.025(詳見圖3)。

具有生物相容性的凝膠在生物醫(yī)藥方面得到了廣泛應(yīng)用。殼聚糖、聚乙二醇和氧化石墨烯具有良好的生物相容性，已作為藥物運(yùn)輸載體使用，對于延長藥物療效起到了關(guān)鍵的作用。大量的研究表明，表面并非越光滑就越耐磨，具有一定非光滑形態(tài)的織構(gòu)化表面反而具有更好的抗磨性。表面織構(gòu)以其能夠儲(chǔ)存多余潤滑劑，容納磨屑，形成流體動(dòng)壓潤滑等特性得到了廣泛的應(yīng)用。

本發(fā)明旨在對人工關(guān)節(jié)材料做織構(gòu)，然后將溶膠填充在織構(gòu)里面進(jìn)行凝膠化。表面織構(gòu)填充氧化石墨烯緩釋潤滑凝膠不僅能有效地抵抗體液的稀釋，而且凝膠內(nèi)部包裹著良好的潤滑劑，在摩擦過程中實(shí)現(xiàn)潤滑劑的緩慢釋放。潤滑劑中包含的聚乙二醇和氧化石墨烯含有大量的羥基，在氫鍵的作用下在溶液中形成某種特殊的結(jié)構(gòu)，使得緩釋液具有良好的潤滑效果，極大地降低了人工關(guān)節(jié)材料的磨損，可望延長人工關(guān)節(jié)的使用壽命。