937 / 2022-07-09 16:08:19

氧化石墨烯和富勒醇作为人工关节生物润滑添加剂的协同抗磨和抗氧化功效

关节假体在运动过程中会因摩擦而产生磨屑，磨屑又会诱发周围人体组织产生活性氧（ROS）而导致骨溶解等一系列不良的生物反应，最终造成假体材料因无菌松动而失效，严重影响了人工关节的服役寿命。体外注射生物润滑剂是保障和延长人工关节服役寿命的有效手段。本研究采用氧化石墨烯（GO）和富勒醇（FL）作为新型人工关节生物润滑添加剂，利用其协同抗磨和抗氧化作用来显著抑制关节假体的失效。研究发现，当GO和FL同时作为生物润滑添加剂时，关节假体摩擦表面的磨损量显著降低；GO/FL生物润滑剂对•OH和DPPH自由基的清除率分别达到35%和45%。抗磨机制表明，GO和FL可以在摩擦界面形成摩擦反应膜，有效避免了关节假体表面微凸体的直接接触；同时，球形FL与GO纳米片之间会形成一定的非公度接触滑动面而降低界面间的相互作用力，从而显著抑制摩擦磨损。抗氧化机制表明，FL能在其缺电子位吸附自由基，并通过将电子转移到富勒烯笼中而有效地破坏自由基的结构；GO表面的SP²杂化碳和含氧官能团可以通过与自由基形成加合物或通过促进电子和氢原子的转移而有效地起到清除自由基的作用。GO和FL作为新型生物润滑添加剂，有望通过其在关节假体界面显著的协同抗磨和抗氧化功效来延长人工关节的服役寿命。