软骨置换植入材料的生物摩擦学

未经治疗的膝关节软骨缺损可导致骨关节炎，其症状包括持续疼痛、僵硬和活动能力降低。目前对软骨缺损的治疗仅限于病变大小和特定年龄组。软骨置换是一种很有前途的替代治疗中年患者不再适合再生治疗，但太年轻的全膝关节置换术。通过观察植入物在体内的摩擦、润滑和磨损(摩擦学特性)来衡量植入物是否成功。艾丽西亚·达门博士的研究着眼于两种新的软骨置换植入物的发展，以治疗软骨缺陷，并研究了它们的摩擦学特性。

关节软骨在膝盖传递载荷，并为膝关节的关节提供光滑、润滑的表面。所以，简单地说，这种软骨对运动的便利性很重要。因此，超低摩擦和增强润滑是健康的基本特征关节软骨在膝关节。

然而，当受损的软骨被植入物例如局部膝关节置换植入物，它们的摩擦性能需要足够确保在滑动或滑动过程中对侧软骨不会进一步受损。这取决于膝关节的各个方面，如软骨和滑液的组成。在她的博士研究中，Alicia Damen开始探索这些方面。

软骨成分

首先，Damen通过展示两种软骨表面置换植入物(一种由钴铬制成，另一种由不可降解的聚碳酸酯-聚氨酯(PCU)制成)在健康光滑软骨上移动时表现良好，研究了软骨成分的重要性。然而，随着时间的推移，当对面的软骨有关节炎时，这会造成进一步的损伤。

其次，Damen评估了植入物本身是否随着时间的推移而变得粗糙，因为这可能会损害它们的性能。详细的表面轮廓分析表明表面纹理一种钴铬植入物和两种PCU植入物，每一种都有不同的杆刚度，以不同的方式改变。在这里，茎是植入物的一部分，帮助将植入物固定在骨头上。这表明，不同的磨损机制取决于表面材料和杆的刚度。

这些僵硬的、不可吸收的植入物不能随着时间的推移而适应，在中期或长期内可能变得不稳定。这些植入物可能会推迟整个关节置换术的需要，但它们不是长期的解决方案。

海洋

在她论文的第二部分，Damen研究了一种新的，可再生的，仿生植入物作为长期治疗。这种植入物是基于一种经编的间隔织物，里面填充了水凝胶，被称为“水间隔”。同时压缩和运动，使用定制的装置来模拟步态或步行周期，结果表明，间隔织物的方向和水凝胶的膨胀势影响了相反软骨的磨损。

为了防止间隔织物纤维对软骨的损伤，研究人员使用了一种更柔软的纺织材料，即聚己内酯(PCL)。当将HydroSpacer植入物植入软骨较深的位置，使其不与周围软骨平齐时，观察到的对侧软骨磨损最少。

滑液

由于滑动表面之间的摩擦，会产生磨损。因此，我们确定了各种滑液成分对软骨和金属种植体表面之间关节的润滑能力，并与两个软骨表面进行了比较。

结果表明，蛋白聚糖4(也称为润滑素)是减少软骨与对立表面之间摩擦的关键成分。接下来，Damen确定了HydroSpacer表面的PCL是否可以被一层一层的涂层覆盖。结果表明，该涂层能够吸附天然的色分子蛋白多糖4，从而减少了植入材料与软骨关节连接时的摩擦。

植入潜在

总之，Damen的研究提出了两种用于治疗局部软骨缺损的新型软骨表面植入物，评估了它们的摩擦学行为，并提出了改进和未来研究的方法。

这两种类型的植入物都有可能成为中年人局灶性软骨缺损的替代治疗方法。从Damen的工作中获得的见解将有利于高级植入物的发展，这将反过来推迟或减少对全膝关节假体的需求。