聚乙烯表面仿生聚合物刷的构建及其生物摩擦学特性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    50975145
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    38.0万
  • 负责人：
    熊党生
  • 依托单位：
    南京理工大学
  • 学科分类：
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

置换关节常处在边界润滑和混合润滑状态，磨损是导致其无菌松动和晚期失效的主要因素。本研究模仿天然关节软骨表层滑膜腔的刷型结构与功能，在人工关节摩擦材料-聚乙烯表面构建具有"再生"能力的聚合物刷。首先在聚乙烯粉体上接枝生物相容性好的高分子单体，然后利用热压法制备表层接枝率高的梯度聚乙烯块体，改善磨屑的生物相容性，减少组织反应。表面与溶液接触后会舒展出接枝分子刷（聚合物刷），并摄取滑液形成水化层，增加润滑液膜的承载能力，降低摩擦与磨损。表面聚合物刷被磨掉后，露出新的接枝表面会"长出"新的聚合物刷，故可起到长期润滑作用。研究模拟体液环境下聚合物刷的润滑与磨损失效机理。分析聚合物刷结构、分子构象和接枝率对其摩擦学行为的影响，建立聚合物刷生物润滑模型。表面聚合物刷样品与典型人工关节硬骨材料和天然关节软骨配副，研究聚合物刷的摩擦学行为，优化聚合物刷构建工艺。为形成新型仿生人工关节技术奠定理论与技术基础。

结项摘要

置换关节常处在边界润滑和混合润滑状态，磨损是导致其无菌松动和晚期失效的主要因素。本研究模仿天然关节软骨表层滑膜腔的刷型结构与功能，开展了在聚乙烯表面接枝改性和聚乙烯块体整体接枝改性研究。表面接枝亲水性单体(丙烯酸AA，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱MPC)，接触角明显低于未处理的聚乙烯的接触角，显著改善了表面润湿性，材料的生物相容性得到有效提高，接枝改性后的磨损率降低，初期的摩擦系数明显低于纯聚乙烯的摩擦系数，随着测试时间的增加，表面接枝层逐渐被磨损变薄，最终被完全磨掉，故短时间内的摩擦学性能得到有效改善，但是长时间的滑动后摩擦系数上升并逐渐接近于纯聚乙烯的摩擦系数。. 基于这些研究存在的问题，本项目在人工关节摩擦材料-聚乙烯表面构建具有“再生”能力的聚合物刷。首先利用紫外光辐照技术，在超高分子量聚乙烯粉末表面接枝亲水性和生物相容性好单体丙烯酸(AA)、N,N-二甲基-N-(甲基丙烯酰氧乙基)氨基丙磺酸内盐(MPDSAH)、丙烯酰胺(AM)，然后利用热压法制备表层接枝率高的梯度聚乙烯块体。改性材料的表面润湿性和生物相容性得到提高，摩擦系数和磨损率下降。由于材料的整体均匀一性，在长时间的测试中，仍能保持稳定的低摩擦系数，这与国外研究仅在块体材料表面接枝不同。. 研究了在模拟体液环境下聚合物刷的润滑与磨损失效机理。研究聚合物刷的摩擦学行为，分析聚合物刷结构和接枝率对其摩擦学行为的影响，优化了聚合物刷构建工艺。为形成新型仿生人工关节技术奠定了理论与技术基础。. 本项目发表论文9篇，其中8篇是SCI收录期刊，编著“生物材料与组织工程”1部，申请发明专利7项。培养获博士学位学生3人，获硕士学位学生6人。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
Microstructure and friction properties of PVA/PVP hydrogels for articular cartilage repair as function of polymerization degree and polymer concentration
用于关节软骨修复的 PVA/PVP 水凝胶的微观结构和摩擦性能随聚合度和聚合物浓度的变化
  • DOI：
    10.1016/j.wear.2012.12.020
  • 发表时间：
    2013-07-30
  • 期刊：
    WEAR
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Shi, Yan;Xiong, Dangsheng
  • 通讯作者：
    Xiong, Dangsheng
Effect of irradiation dose on plastic deformation of vacuum hot pressed ultra high molecular weight polyethylene
辐照剂量对真空热压超高分子量聚乙烯塑性变形的影响
  • DOI：
    10.1016/j.nimb.2010.06.028
  • 发表时间：
    2010-09
  • 期刊：
    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xiong, Lei;Xiong, Dangsheng;Yang, Yuanyuan;Jin, Jiabo
  • 通讯作者：
    Jin, Jiabo
射线辐照交联PVA水凝胶关节软骨修复材料的结构与性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    医用生物力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马如银;熊党生;彭艳;金加波;Laura McCann;John Fisher
  • 通讯作者：
    John Fisher

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其他文献

两种不同关节软骨替代材料对兔肝肾功能毒性的比较
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国组织工程研究与临床康复
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王瑞;赵建宁;熊党生;孙淑建;郭亭
  • 通讯作者：
    郭亭
Designing Long-Term Cycle Life for a Lithium−Air Battery with a Modified Gas Diffusion Layer in Terms of the Moisture Intrusion and Electrolyte Volatilization
从水分侵入和电解质挥发的角度设计具有改性气体扩散层的锂空气电池的长期循环寿命
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.1c06802
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    王楠;韩贞毅;曹学成;傅嘉琳;陈阳;熊党生
  • 通讯作者：
    熊党生
Ti6Al4V表面Al_2O_3/MoS_2涂层的阴极等离子电解沉积及性能
  • DOI：
    10.13289/j.issn.1009-6264.2016.02.028
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    材料热处理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨凯;黄洁雯;樊新民;熊党生
  • 通讯作者：
    熊党生
三相悬浮液中SiO_2粒子的表面吸附特性
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘君;熊党生
  • 通讯作者：
    熊党生

其他文献

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熊党生的其他基金

自润滑、自修复关节软骨和承载表面仿生构筑与生物摩擦学特性
  • 批准号：
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    2019
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仿生多尺度表面构筑与生物润滑机制研究
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    51575278
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    2015
  • 资助金额：
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    2005
  • 资助金额：
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    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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