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微小凹坑可能会使人造髋关节的持续时间更长

虽然人造髋关节可让许多人保持移动,但其作用会在一段时间后消失,通常需要更换手术。但是,由于阿肯色大学正在进行的研究,对此类手术的需求很快就会减少。人造髋关节的安装涉及使用合金假体来替代股骨头以及髋臼。

通常,在自然髋关节中,股骨头以及髋臼之间的界面通过由髋关节软骨产生和释放的粘性滑膜液保持润滑。当更换髋关节时,软骨被移除。虽然身体仍然产生一些滑液,但保持合金假体充分润滑并不总是足够的。由此产生的表面磨损可能会引发身体的自身免疫反应,这会松动假体和邻近骨头之间的结合,导致人造髋关节失效。

在与博士后研究人员Dipankar Choudhury合作的过程中,邹敏(音译)教授决定用表面不够光滑的人造髋关节进行实验。他们使用皮秒激光器,它们被一系列正方形、三角形或椭圆形的微小凹坑覆盖。这是为了复制天然软骨的凹坑表面结构。

具有凹坑的人造髋关节随后在一个平台上进行测试,使它们像钟摆一样来回摆动,以复制腿部运动。随后研究人员加入牛血清和水的混合物模拟滑液。一旦“股骨头”摆动并且流体已经形成润滑膜,发现具有正方形和三角形凹坑的“股骨头”产生的膜比光滑“股骨头”产生的膜厚3.5倍。另外,正方形凹坑在不到一秒的时间内就形成了膜。

“另外,在具有方形凹坑阵列的实验后假体上几乎没有出现任何划痕,并且在具有三角形凹坑阵列的假体上仅发现了一些划痕,”邹敏表示。“我们认为具有方形凹陷的假体可能成为耐用、更持久的人造髋关节的潜在解决方案。”

关于这项研究的论文最近发表在《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》杂志上。

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