生命健康

低摩擦磨损的人工半月板材料

半月板损伤是最常见的膝关节损伤，每年有近200万人需要进行半月板损伤手术治疗，且多发生于40岁以下年轻人65岁以上老年人。半月板重建术（异体移植、自体移植、人工替代物）是目前临床治疗半月板损伤常用的方法之一，其中人工半月板因无免疫原性、来源充足和易于个性化定制等优点而成为研发热点。聚氨酯因具有优异的力学性能和良好的生物相容性已被制成人工半月板（Atifit®和NUsurface®）应用于临床半月板损伤治疗。然而，有研究指出，这些人工半月板材料在模拟膝关节摩擦时具有比天然半月板更高的摩擦系数，这也就意味着，将聚氨酯人工半月板植入膝关节后将会加速关节软骨磨损，从而易引发关节软骨退行性病变，使患者产生痛感而难以行走。

为充分利用聚氨酯材料的这些优点，解决其在摩擦磨损方面存在的短板，我们以面向半月板应用的聚氨酯材料应具有如较高拉伸强度、高剪切强度、高减振、耐蠕变和优异的组织环境稳定性等力学性能要求为基础，通过在分子链中引入生物活性分子而降低材料在生理环境下的摩擦系数，且显著低于商业化荷兰D公司的聚氨酯材料（图1），无细胞毒性（图2）。该材料（CIAC）的综合性能接近天然半月板（表1），具有应用于人工半月板替代物的潜力。

图1 CIAC材料与商业化荷兰D公司材料的摩擦系数比较

图2 CIAC材料与商业化荷兰D公司材料的细胞毒性比较

表1 CIAC材料性能与天然半月板比较

图3 人工半月板及结构模型