人工關(guān)節(jié)置換術(shù)被認(rèn)為是治療晚期關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)功能喪失等關(guān)節(jié)類疾病最有效和最終的治療方式。首先介紹了人工髖關(guān)節(jié)體內(nèi)服役環(huán)境特點(diǎn)及關(guān)節(jié)摩擦界面生物蛋白膜與類石墨碳潤(rùn)滑層的形成,進(jìn)一步論述了在模擬體內(nèi)服役環(huán)境下,過渡族金屬銅催化摩擦界面的蛋白質(zhì)變性降解,促進(jìn)生物蛋白膜向類石墨碳潤(rùn)滑層的轉(zhuǎn)變,最后探討了過渡族金屬離子介導(dǎo)產(chǎn)生活性氧自由基(ROS)催化蛋白質(zhì)吸附、變性、分解及生物蛋白膜、類石墨碳潤(rùn)滑層形成的分子機(jī)制,并對(duì)未來陶瓷人工關(guān)節(jié)材料的設(shè)計(jì)提出展望。

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【部分圖文】：

圖3 干燥BSA分子和Cu磨痕處蛋白膜的蛋白印跡檢測(cè)結(jié)果[33]

綜上所述，相比于CoCrMo合金，過渡族金屬Cu具有更好的催化摩擦界面產(chǎn)生類石墨碳潤(rùn)滑層的能力，其催化機(jī)理如圖5所示。首先Cu/Al2O3摩擦副之間的摩擦磨損作用會(huì)釋放Cu離子，釋放的Cu離子會(huì)和溶液中的BSA分子結(jié)合，促進(jìn)BSA分子吸附到磨痕界面處，吸附到磨痕處的蛋白分子會(huì)逐漸....

圖1 摩擦層的高分辨電子圖譜[32]

在生理環(huán)境中，生物蛋白膜在金屬離子的催化作用下還可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成類石墨碳潤(rùn)滑層。R.Pourzal[31]及Y.Liao[32]等人的研究結(jié)果證明，金屬-金屬關(guān)節(jié)摩擦界面吸附的蛋白在金屬元素的催化作用下發(fā)生變性、分解，形成生物蛋白膜，隨著摩擦的進(jìn)行，生物蛋白膜可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成類石....

圖2 Cu金屬表面熒光標(biāo)記蛋白圖像[33]

本團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果證明了Cu金屬可以催化白蛋白在摩擦界面吸附、變性、分解并形成類石墨碳潤(rùn)滑層[33]。比較Cu/Al2O3與CoCrMo/Al2O3兩種對(duì)摩副在牛血清白蛋白（BSA）溶液中的摩擦行為發(fā)現(xiàn)，相比于CoCrMo合金，過渡族金屬Cu可以促進(jìn)磨痕內(nèi)部對(duì)BSA分子的吸附。如圖1....

圖4 干燥BSA分子與不同金屬磨痕內(nèi)外的拉曼光譜[33]

圖3干燥BSA分子和Cu磨痕處蛋白膜的蛋白印跡檢測(cè)結(jié)果[33]圖5過渡族金屬Cu摩擦界面處形成類石墨碳潤(rùn)滑層示意圖[33]

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