D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.02.006 第23卷第2期 北京科技大学学报 VoL.23 No.2 2001年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2001 添加Lo-DPPC和y-球蛋白 对透明质酸润滑性的影响 虞路清” 李久青)鲁毅强) 张蓓) 1H北京科技大学应用科学学院，北京1000832北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要在透明质酸为主要成分的人工关节润滑剂中添加La-DPPC磷脂和y球蛋白，配制成 复合人工滑液，在PVA-H/PVA-H,PVA-H/316LS.S.2类摩擦副上，利用振子式摩擦仪和M2000 型磨损实验机，测定其摩擦学参数.结果表明，与纯粹透明质酸溶液相比，复合人工滑液的润滑 性能有显著提高.其润滑机制研究表明，润滑性能的提高可能得益于添加物质在PV-H材料 表面所形成的磷脂双层膜及其良好的边界润滑能力. 关键词人工滑液；边界润滑；摩擦；磨损 分类号0632.21 透明质酸(Hyaluronic Acid,HA)已广泛临床 本研究即按相应浓度比例配制出复合人工滑 应用于关节腔内注射治疗骨关节病，也是人工 液，在PVA-H和316LS.S.(316L不锈钢)组成的 关节润滑剂的首选材料. 摩擦副上，进行摩擦磨损实验，以小牛血清和透 文献[2~4]指出，天然滑膜关节具有低摩擦 明质酸溶液作参照，分析复合人工滑液的润滑 性和长耐磨性，这说明它不仅以流体润滑机理 性能，着重考察引人磷脂和蛋白质对透明质酸 运行，在苛刻的的运动条件下还存在着其他的 润滑剂的润滑性能的影响，并进一步讨论复合 润滑机理.大多数的人工关节表现出混合润滑 人工滑液的润滑机理。 模式，尤其在许多几何整合性较差的人工膝关 节中，完全的液膜润滑不太可能形成，尤其在苛 1实验 刻的状态下，滑液阻止不了关节表面的直接接 1.1材料与试剂 触.近期的国内外研究表明，在人工滑液中（以 选用316L不锈钢和聚乙烯醇水凝胶(PVA- 透明质酸为主要成分)添加某些天然滑液的组 H)2种人工关节材料，构成316LPVA-H和PVA- 分物质如球蛋白或磷脂，均能显著改善摩擦副 H/PVA-H两类摩擦副.复合人工滑液的组成如 的摩擦学性能刀. 表1所示. 据报道DPPC(Dipalmitoyl Phosphatidylcho- line,二棕榈酰磷脂酰基胆碱)是滑液及软骨表面 表1复合人工滑液组成 磷脂的主要成分，而滑液中的主要蛋白质一 Tablel Composition of compound artificial synovia 白蛋白并无助于关节润滑，只有分子量大的y一 物质浓度1”2”34'5”6 球蛋白能显著改善人工关节润滑侧.本文作者在 c(透明质酸)/gdL-10.20.20.30.30.50.5 c(y-球蛋白)gdL0.50.50.50.50.50.5 业已取得的研究成果基础上，对以透明质酸为 cLa-DPPC)gdL10.10.010.10.010.10.01 主要成分的人工滑液中添加磷脂和蛋白质设计 了正交实验，在人工关节软骨材料聚乙烯醇水 透明质酸钠是透明质酸(HA)的钠盐，本实 凝胶(PVA-H)摩擦副上进行了一系列的摩擦 验用商品级的透明质酸钠（分子质量1×10°，山东 磨损实验，通过对所测定的摩擦学参数分析，初 福瑞达精细化工有限公司制)以0.9%生理盐水 步确定了人工滑液中上述3种成分的适宜配比. 配制成各种浓度的溶液作为人工关节滑液，其 中所添加的球蛋白和La-DPPC磷脂均为美 收稿日期2000-09-11冀路清男，27岁，硕士 *北京市自然科学基金资助项目N0.990413651) 国SIGMA公司试剂产品.实验时以小牛血清第 23 卷 第 2 期 2 00 1 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n vi e招 yit o f s e i e n e e a n d 于 Ce h n o l o yg B e ij ni g V b .l2 3 N o . 2 A P . r 2 0 1 添加 L a 一D P P C 和卜球蛋 白 对透明质酸润滑性的影响 虞路清 ” 李久青 2 , 鲁毅强 ” 张蓓 2 , 1 )北京科技大学应用科学学院 , 北京 1 00 0 83 2 )北京科技大学材料科学与工程学院 ,北京 10 0 0 83 摘 要 在 透明质酸为 主要成 分的人工 关节 润滑剂 中添 加 L a - D P P C 磷脂和卜球蛋 白 , 配制成 复合人工滑 液 , 在 Pv A se H /p v A - H , P V A- 曰3 1 6 L .5 5 . 2 类摩擦副上 , 利用振子式 摩擦仪和 M 20 0 型磨损实验机 , 测 定其摩 擦学参数 . 结果 表明 , 与纯 粹透明质酸溶液相 比 , 复合人工 滑液 的润滑 性 能有 显著提高 ` 其润滑机制研究表明 , 润 滑性能 的提高可能得益于 添加 物质 在 PV A es H 材料 表面所形成 的磷脂双层膜及 其良好的边 界润 滑能 力 . 关键词 人 工滑液 ; 边界 润滑 ; 摩擦 ; 磨损 分类号 0 6 3 2 . 2 1 透 明质酸 (脚 a lur o n i o A ic d , H A )已广泛临床 应用 于关节 腔内注射治疗骨关 节病 , 也 是人 工 关节润滑剂 的首选材料 ` .l] 文献 2[ ~4 ]指 出 , 天然 滑膜关节具有低摩擦 性和长耐磨性 , 这说 明它 不仅 以流体润 滑机理 运行 , 在苛刻 的的运 动条件下还 存在着其 他的 润滑机理 . 大多数 的人工关节表现 出混合 润滑 模式 , 尤其在许多几何整 合性较差 的人工膝关 节 中 , 完全的液膜润滑不太可能形成 , 尤其在苛 刻 的状态 下 , 滑液 阻止不 了关节表 面的直 接接 触 . 近期 的 国内外研究表 明 , 在人工滑液 中( 以 透 明质 酸为主 要成分 ) 添加某些天然 滑液的组 分物质如球 蛋 白或磷脂 , 均能显著改善摩擦 副 的摩擦学性 能卜.,] 据报 道 D p p C (D IP a lm it o y l p h o s p h a t idy l e ho - l en ,二棕桐酞磷脂酞基胆碱)是 滑液及软骨表面 磷脂 的主要 成分 , 而滑液 中的 主要蛋 白质 白蛋 白并无 助于关节润滑 , 只 有分子量 大的—卜 球蛋 白能显著 改善人工关节润滑阁 . 本文作者在 业 已取得的研 究成果基础上9I] , 对 以透 明质酸为 主要成分 的人工滑液中添加磷脂和蛋 白质设计 了正交 实验 , 在人工 关节软骨材料 聚乙烯 醇水 凝胶 ( P V A - H l)0 l摩擦 副上进行 了一 系列 的摩擦 磨损实验 , 通 过对所测定的摩擦 学参数分析 , 初 步确定了人工滑液中上述 3 种成分 的适宜配 比 . 收稿 日期 2 0 0刁-9 1 虞路清 男 , 、 27 岁 , 硕士 * 北京市 自然科学基金资助项 目困。 . 9 90 41 3 6 51 ) 本研 究 即按相应 浓度 比 例配 制 出复合 人 工 滑 液 , 在 PV A - H 和 3 1 6 L 5 . .5 ( 3 1 6 L 不 锈钢 )组成 的 摩擦副上 , 进行摩擦磨损实验 , 以 小牛血 清和透 明质酸溶 液作 参照 , 分 析复合人工 滑液 的润 滑 性能 , 着 重考察引人磷脂 和蛋 白质对 透明质 酸 润滑剂 的润滑性能 的影 响 , 并进 一步讨论复合 人工滑液 的润滑机理 . 1 实验 1 . 1 材料与试剂 选用 3 16 L 不锈钢和 聚 乙烯醇水凝胶( PV A , H )2 种人工关节材料 , 构成 3 16 L爪V A- H 和 PV A - H /PV A - H 两类 摩擦副 . 复合人工滑 液的组成如 表 1 所示 . 裹 1 复合 人工 滑液 组成 aT b le l C o m P o s访o n o f co m P o u n d a rt i n c i a l s y n o v i a 物质浓度 l ` 2 即 3 “ 4 * 5 ` 6 , :5 .0001 ō 3 工J , i ē八”U0 :3 .00 01 凡j 1 3 . ē .1 ” n 1 ù :2 .00 01 `, ō 3 . 1. n ù ǎ 00 c( 透明质酸 )怡 · d L 一’ 。 (y 一球蛋 白)德 · d L 一 , c (L a 一 DP p c )g/ · 既 一 , 透 明质酸钠是 透 明质酸 ( H A )的钠盐 , 本 实 验用商品级 的透 明质酸钠 (分子质 量 1吐 06 , 山 东 福瑞达精 细化 工有限公 司制 )以 .0 9 % 生理盐水 配制成各种 浓度 的溶液作 为人工关节 滑液 , 其 中所添加 的卜球 蛋 白和 L a - D PP C 磷 脂均为美 国 SI G M峨 公 司试剂 产品 . 实验 时以 小牛血 清 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 02. 006