VoL.21 No.l 顾正秋等：人工软骨材料一聚乙烯醇水凝胶的研制 ·43· 料的压缩弹性模量： 3 Ken Stokes,Rick Mcvenes.Polyurethane Elastomer E=F/(2.6PR) Biostability.Joural of Biomaterials Applications, 其中：F为作用载荷；P为“瞬时”压痕深度；R为压 1995,19:321 头半径.由表3可见，所采用的人工关节材料（不 4 James C Brany,Edward W Merrill.Poly(Vinyl Alco- 锈钢、UHMWPE)的弹性模量与人关节软骨的相 hol)Hydrogels for Synthetic Articurlar Cartilage Mate- rial.Journal of Biomedicine Materials Research,1973, 差甚远，为减少“应力遮挡”，宜采用“等弹性”设 7:431 计.PVA水凝胶可能是一种理想的人工软骨材 5 Nikolaos A Peppas.Turbidimetric Studies of Aqueous 料. Poly(Vinyl Alcohol)Solutions.Die Makromolekulare Chemis,1995,176:3433 3结论 6 Nilkolaos A Peppas,Paula J Hansen.Crystallization Kinetics of Poly(Vinyl Alcohol).Journal of Applied (1)采用反复冷冻及真空脱水处理方法获得 Polymer Science,1982,27:4787 的PVA-水凝胶材料，其弹性模量和人关节软骨 7 Kempson G E.Mechanical Properties of Articular 相近，较有希望成为理想的人工软骨材料 Cartilage.In:Freeman A R,ed.Adult Articular Carti- (2)PVA-水凝胶中，PVA分子为连续相，水分 lage.England:Pitman Medical,1979.333 子分散其中. 8 Masanori Oka,Takashi Noguchi,Praveen Kumar,et al. (3)反复冷冻、真空脱水及辐照交联使PVA- Development of an Artificial Articular Cartilage.Chin 水凝胶力学性能提高， Mater,1990,6361 9 Morscher E,Mathys R,Henche H R.Iso-Elastic Endo- 参考文献 prosthesis-A New Conceptin Artificial Joint Replace- 1 Fisher J,Dowson D.Tribology of Total Artificial ment.In:Schaldech M,Hohmann D,eds.Advance in Joints.Proc Instn Mech Engrs,1991,205H,73 Artificial Hip and Knee Joint Technology.Berlin: 2 Unsworth A.Soft Layer Lubrication of Artificial Hip Springer-Verlag,1976.403 Joints.Proc IME,1987,201H,715 Development of Artificial Articular Cartilage-PVA-hydrogel Gu Zhenggiu,Xiao Jiumei,Zhang Xianghong Materials Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT After aqueous poly(vinyl alcohol)solutions frozen-thawed repeatedly,dehydrated in vacuum and cross-linked by irradiation,a kind of artificial articular catilage-PVA-hydrogel was made up.The micromorphology of PVA-hydrogel has been observed by means of optical microscopy and SEM.DSC and mechanical tests have been employed to investigate the influence of freezing,thaw- ing,dehydrating and irradiating upon th crystallity and the mechnical properties of PVA-hydrogel. KEY WORDS polyvinyl alcohols/artificial articular cartilage;PVA-hydrogel;freezing-thawing repeat- edly;dehydrating in vacuum;cross-linking by irradiationV o l . Z I N 0 . 1 顾 正秋等 : 人工软骨材料一聚乙 烯醇水凝胶的研制 料 的压缩 弹性 模量 : E = F / ( 2 . 6 P R ) . 其中 : F 为作 用载 荷; P 为 “ 瞬 时 ” 压痕 深度 ; R 为压 头 半径 . 由表 3 可见 , 所采 用 的人 工 关节 材 料 (不 锈 钢 、 U H M W P )E 的弹性 模 量 与人 关 节软 骨 的相 差 甚 远 , 为 减 少 “ 应 力 遮 挡 ” , 宜 采 用 “ 等 弹 性 ” 设 9[] . Pv A 水凝胶 可能 是一 种理 想 的人工 软骨 材 [ 8 ] 3 结论 (l ) 采 用反 复冷冻及 真空脱 水 处理 方 法 获得 的 PV A 一 水凝 胶材料 , 其弹 性模 量 和 人 关节 软骨 相 近 , 较 有希望 成为理想 的人工 软骨材 料 . (2 )P V A 一 水凝胶 中 , Pv A 分 子为连 续相 , 水分 子分散其中 . (3 ) 反 复冷冻 、 真空脱水及 辐 照交 联使 P v A - 水凝胶力学性能提 高 . 参 考 文 献 1 F i s he r J , D ow s o n D . irT b o l o gy o f T o at l A r tiif e i a l oJ i n st . P r o c nI s at M e c h E n grS , 1 99 1 , 2 05 H , 7 3 2 U n s w o hrt A . S o ft L ay e r uL bir e a ti o n o f A rt iif e i a l H IP J o i n st . P r o c IM E , 19 8 7 , 2 0 l H , 7 15 3 K e n S t o k e s , 形e k M e v e n e s . P o ly u r e ht an e E l a s t o m e r B i o s at b ili yt . J o unr a l o f B i o m at e ir a l s A P Pl i e at i o n S , 1 9 9 5 , 19 : 3 2 1 4 J a m e s C B ar n y , E dw a r d W M e币11 . P o ly ( V in y l A l e o - h o l ) H y dr o g e l s fo r S y nt h e t i e A rt i c ur lar C art i l a g e M at e - r i a l . J o u r n a l o f B i o m e d i e i n e M a t e ir a l S R e s e a r C h , 19 7 3 , 7 : 4 3 1 S N 议o l a o s A P e P P a s . T u r bi di m e t r i e S tu d i e s o f A qu e o u s Po ly ( V i n y l A l e o h o l ) S o l u t i o n s · D i e M a kr o m o l e ku l are C h e m i s , 1 9 9 5 , 17 6 : 3 4 3 3 6 N i lk o l ao s A P e PP a s , P a u l a J H an s e n · C yr s at ll iaz ti o n K i n e ti e s o f P o ly (V i ly l A l e o h o l) . J o u r n a l o f A PP li e d P o l y m e r S e i e n c e , 19 82 , 2 7 : 4 7 87 7 K e m Ps o n G E . M e c h a n i e a l P or P e rt i e s o f A f t i e u lar C art i lag e . I n : F er e m an A R , e d . A du lt A rt i e u lar C art i - l a g e . E n g l a n d : P i lnt a n M e d i e a l , 19 7 9 . 3 3 3 8 M as an o ir o k a , T ak a s h i N o g u e h i , P ar v e e n K nUI ar , e t a l · D e v e l o Pm e n t o f an A rt iif e i a l A rt i e u lar C art i lag e . C h in M a t e r , 199 0 , 6 : 36 1 9 M o sr e h e r E , Mhat y s R , H e n e h e H R . I s o 一 E las t i c E dn o · P or s ht e s i s一A N e w C o n e e Pt in A r tiif c i a l J o in t eR P lac e - m e n t . nI : S e h a ld e e h M , H O hm a n n D , e d s . A d y助 C e in A rt i if e i a l H IP an d nK e e J o in t T e e hn o fo gy · B e r lin : S P inr g e -r V e ir ag , 1 9 7 6 . 4 0 3 计料 D e v e l o Pm e n t o f A rt iif e i a l A rt i e u l a r C a rt il a g e 一 P V A 一 h y d r o g e l G u hZ e n gq i u , iX a o iJ u m e i , hZ a n g iX a n gh o n g Maet ir a l s S e i e n e e an d E n g i n e e r i n g S e h o o l , U S T B e ij i n g , B e ij in g 10 0 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T A ft er a q u e o u s P o ly ( v i n y l a l e o h o l) s o l u t i o n s fr o z e n 一 ht aw e d re P e a t e d ly , d e h y d r at e d i n v ac u um an d e r o s s 一 li n k e d b y ir a d i a t i o n , a k i n d o f a rt iif e i a l art i e u lar e at il a g e 一 PV A 一 h y d r o g e l w a s m a d e uP . T h e m i e or mo pr h o l o g y o f p V A 一 h y dr o g e l h a s b e e n o b s e vr e d b y m e a n s o f o Pt i c a l m i c r o s c o Py an d S E M . D S C an d m e e h an i e a l t e s t s h a v e b e e n e m P l o y e d t o i n v e s t i g a t e th e i n fl u e n e e o f fr e e z in g , ht a w - in g , d e hy d r a t i n g an d ir a d i at in g u P o n ht e yr s t a lliyt an d t h e m e e h n i e a l Por P e rt i e s o f P V A 一 h y d r o g e l . K E v W O R D S p o lyV in y l a l e o h o l s / art iif e i a l art i e u l ar e a rt il a g e : p V A 一 h y d r o g e l: fer e z i n g 一 t h a w in g r e p e at - e d ly : d e h y d r a t i n g i n v ac u u m : c r o s s 一 li n k i n g b y ir a d i a t i o n