高性能聚乙烯醇/石墨烯纳米复合水凝胶人工软骨替代材料及产品研发项目简介
发布时间:2020.11.16 | 阅读量:2841
一、项目简介
  由运动损伤、创伤、退行性变及糖尿病、痛风等疾病引起的软骨缺损、畸形导致的骨关节炎及其它骨软骨病在临床上发病率日益加剧,同时由于我国人口基数大,且步入老龄化社会,更加剧了该类疾病发病率的升高;关节软骨属透明软骨,无神经和血管,自愈合能力很弱,急需发展高性能软骨替代材料用于软骨修复和治疗。目前治疗骨关节病所采用的人工全关节置换材料多为金属(如钛合金)、陶瓷、超高分子量聚乙烯、硅橡胶、聚氨酯等,存在易磨损松动、应力遮挡、金属阳性离子体内大量堆积、易老化、致癌物残留等问题而导致的术后并发症日益引起人们的重视,因此长期以来人们一直在寻找和研制理想的软骨假体材料。



关节软骨及其多层结构示意图


  本项目针对高性能人工软骨替代材料的发展和临床医疗的迫切需求,利用石墨烯的高强度、优异的耐磨自润滑性及易于功能化修饰的特性,通过对反应性偶联增容技术、原位交联技术、高性能化改性技术的探索,研发高性能聚乙烯醇/石墨烯纳米复合凝胶软骨替代材料及产品,满足人工软骨材料性能及应用要求。同时开展临床应用实验,研究材料在动物体内的生物安全性及疗效;在此基础上,进一步探索发展PVA/GN纳米复合凝胶3D-打印技术,构建关节软骨仿生分层结构,实现人体软骨直接高精度修复,发展具有高生物力学强度、生物摩擦学性能及生物活性的高性能PVA凝胶软骨替代材料制备关键技术,提升我国石墨烯应用技术及人工软骨替代材料制备技术水平。
  自2019年项目立项以来,已完成聚乙烯醇/石墨烯纳米复合水凝胶人工软骨替代材料表层及与骨基底连接的底层材料及多孔结构设计,进行了复合凝胶制备方法及3D打印工艺技术开发,对其组成与孔结构、生物力学性能、生物摩擦学性能关系进行研究优化,其生物力学/生物摩擦学性能达到本项目规定的技术指标要求;通过3D打印获得了聚乙烯醇/石墨烯纳米复合水凝胶支架,并与BMSCs干细胞进行体外共培养进行生物相容性研究,表明该支架可提升细胞的增殖活性,使BMSCs 能在该支架上贴附生长,具有良好的细胞吸附性及生物相容性,为下一步动物体内实验奠定基础。
二、产品主要技术指标




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