辐照交联茶多酚/UHMWPE的抗氧化机理与生物摩擦学行为研究

论文摘要

因为人工关节使用所处的环境非常复杂,在人体内需要承受多种形式的负荷、摩擦磨损以及氧化降解的作用,因此医用人工关节材料需要材料本身有良好的生物相容性、耐磨性和抗氧化性。本文实验对比研究了茶多酚/UHMWPE的体外急性生物毒性,评价其毒性级别,为接下来的辐照交联、抗氧化剂茶多酚、加速老化对超高分子量聚乙烯基体的抗氧化机理与生物摩擦学行为的影响规律打下了坚实的理论基础。采用CCK-8法对茶多酚/UHMWPE粉末进行体外急性生物毒性实验,对L929小鼠成纤维细胞放置于DMEM不完全高糖培养基中进行培养、观察至对数生长期后加入茶多酚/UHMWPE粉末继续培养,至一定时间后取出使用CCK-8细胞毒性-增殖检测试验盒进行细胞成活率检测,从而得出实际的细胞生存状况。经实验所得,可以得知:与阳性对照组相比,0.01%、0.03%茶多酚/UHMWPE与无毒性的纯UHMWPE所测得的OD值与计算所得的RGR值均无明显差别,已表明实验组无明显细胞毒性,从而为茶多酚/UHMWPE复合材料能作为生物医用人工关节材料的后续研究与应用提供了理论基础。采用模压成型法制备茶多酚/UHMWPE复合材料以探究茶多酚的抗氧化机理、茶多酚/UHMWPE的生物摩擦学行为研究与力学性能研究,经实验所得,可以得知:UHMWPE一直是被广泛应用的人工关节材料,UHMWPE经辐照交联处理后,得到交联UHMWPE的耐磨性在一定程度有所提高。所以在经辐照交联后,UHMWPE的基体摩擦系数增加但耐磨性却有所增强,随着茶多酚含量的增加摩擦系数变化不大,耐磨性随茶多酚含量的增加而有所改善;对比加速老化前后,未添加茶多酚的UHMWPE基体加速老化后的磨损形貌远差于加速老化前的,而随着茶多酚含量的增加,加速老化前后的磨损形貌差别越小,说明茶多酚的添加在加速老化过程中使得UHMWPE基体的自由基大量减少,基体结构发生改变的程度越低,从而使得耐磨性增强;未添加茶多酚的UHMWPE基体的磨损机制主要是磨粒磨损、疲劳磨损与粘着磨损,伴随这部分区域的剥落与大量的磨粒出现,而添加UHMWPE基体的磨损机制主要是磨粒磨损与疲劳磨损,无明显的剥落现象,有少量的磨粒出现。而对比加速老化前后的不同成分的茶多酚/UHMWPE力学性能可以看出:加速老化会使得试样的抗拉强度、屈服强度、球压硬度下降,使弹性模量、球压蠕变深度增加,是因为加速老化后的未添加茶多酚的UHMWPE基体变软,但是茶多酚的添加会抵消一部分因为加速老化而导致的力学性能下降的趋势。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 变量注释表
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究现状
•   1.3 UHMWPE复合材料的改性研究
•   1.4 抗氧化剂
•   1.5 UHMWPE成型研究
•   1.6 UHMWPE老化研究
•   1.7 研究内容与创新点
• 2 实验方案及方法
•   2.1 体外急性细胞毒性实验
•   2.2 茶多酚/UHMWPE复合材料的制备
•   2.3 茶多酚/UHMWPE生物材料性能的表征
• 3 茶多酚/UHMWPE体外细胞生物毒性研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•   3.3 实验结果分析与讨论
•   3.4 本章小结
• 4 茶多酚/UHMWPE的生物摩擦学行为研究
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•   4.3 结果与讨论
•   4.4 本章小结
• 5 茶多酚/UHMWPE力学性能评价
•   5.1 引言
•   5.2 茶多酚/UHMWPE的拉伸力学性能
•   5.3 球压硬度
•   5.4 球压蠕变性能
•   5.5 本章小结
• 6 茶多酚/UHMWPE抗氧化机理探究
•   6.1 引言
•   6.2 实验部分
•   6.3 结果与讨论
•   6.4 抗氧化机理探究
•   6.5 本章小结
• 7 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 姚驰

导师: 康学勤

关键词: 茶多酚,生物毒性,抗氧化机理,摩擦磨损

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,材料科学,环境科学与资源利用

单位: 中国矿业大学

分类号: X171.5;TB33

总页数: 91

文件大小: 3664K

下载量: 57