一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法技术

本发明专利技术公开了一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，混合磨屑加入溶剂中，得到包含混合磨屑的溶液，置于离心容器中，经n次离心分离提取，将混合磨屑分离开，分别获得两种人工关节材料的磨屑，n≥3；第一次离心：10000r/min速度离心1

【技术实现步骤摘要】
一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法


[0001]本专利技术属于人工关节磨屑提取方法
，具体涉及一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法。

技术介绍

[0002]随着我人口平均寿命的增加及老龄化的加剧，各种骨关节疾病的发病率不断升高，这极大地促进了骨关节外科的发展。据统计，我国人工关节置换量每年呈比例递增。人工关节植入人体后，关节的摩擦磨损产生的磨屑颗粒会诱导破骨细胞、溶骨细胞等产生溶骨因子等，诱发骨骼溶解，导致的假体无菌性松动是人工关节假体失效的最主要原因。
[0003]目前人工关节的常用配副形式有：钴铬钼(CoCrMo)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE) 配副和氧化锆(ZrO2)陶瓷/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉末配副，同时聚醚醚酮 (PEEK)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)配副是一种有潜力应用的配副形式。
[0004]评价人工关节摩擦磨损性能主要利用人工关节模拟器的体外磨损实验，实验中血清被用做模拟润滑液模拟关节液成分。由此人工关节会产生不同形态、尺寸、组成的不同密度比材料的混合磨屑。磨屑特征对研究人工关节的摩擦学行为、机理以及生物相容性具有重要作用，这就需要一种可靠的从人工关节体外磨损试验润滑液中提取磨屑的方法。
[0005]人工关节磨屑提取一直是困扰人工关节磨屑研究的难题。人工关节磨屑散落于小牛血清润滑液中，表面通过电离作用、疏水作用、亲水作用与血清或关节液中的蛋白质结合，被多层蛋白质包裹形成蛋白晕。人工关节磨屑提取首先需要排除血清中蛋白质或脂类的干扰，其中降解小牛血清中的蛋白质是人工关节磨屑提取的主要步骤之一。
[0006]人工磨屑提取的另外一项重要步骤是混合磨屑的分离和过滤。由于提取过程中，人工关节磨屑会随着去除的溶液流失，或者附着在离心管等容器壁上，导致人工关节磨屑提取率不高。
[0007]许多学者已经开展了人工关节磨屑提取的研究，但多数只是针对某一种人工关节磨屑的提取方法，极少有针对两种不同混合磨屑同时提取的研究。磨屑的提取率是一个量化指标，反映了可以获取磨屑量的多少和比例，以往的研究中，对磨屑提取率的研究多数是对单一材料，如金属、钛合金，陶瓷与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。与溶液密度差大的人工关节磨屑提取率较高，S.Las2016年发表于Acta Biomaterialia论文中，提出了从小牛血清中提取陶瓷和CoCr合金磨屑的方法，颗粒平均提取率达到80％，J.Patel 2018年发表于Acta Biomaterialia论文中从人体组织中提取Si4N3陶瓷磨屑，提取率可以达到89.6％。UHMWPE磨屑提取的研究很多，但对提取率的研究极少报道，P.Campbell1994年发表于Journal of Biomedical Materials Research论文提出的提取UHMWPE的方法，UHMWPE提取率仅有40％。
[0008]因此，有必要提出一种适应于不同密度比的人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，有效地将混合磨屑进行分离，提高人工关节磨屑的提取率，获得更加清晰的磨屑轮廓，为磨屑量化分析和形态分析奠定基础，为进一步人工关节磨损性能和磨损机理研究提
供依据。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提出一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，有效地将混合磨屑进行分离，提高人工关节磨屑提取率。本专利技术提出一种不同密度比人工关节混合磨屑提取方法，为实际从包含人工关节混合磨屑的溶剂分离提取磨屑提供支持，为准确分析人工关节材料的摩擦磨损机理提供有力保障。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]本专利技术的目的在于，提供一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，混合磨屑与溶剂形成的包含混合磨屑的溶液，置于离心容器中，经n次离心分离提取，将混合磨屑分离开，分别获得大密度、小密度两种人工关节材料的磨屑溶液，其中n≥3；所述溶剂包括小牛血清、去离子水、生理盐水或模拟体液其中任意一种，且当溶剂为小牛血清时，在离心分离前先用酶降解法降解包含混合磨屑颗粒的小牛血清中的蛋白质；具体包括以下步骤：
[0012]第一次离心：首次离心，离心容器内的溶液被划分为上层区、混合区、下层区三个区，由上至下依次吸取溶液；其中，取自上层区的小密度磨屑溶液、取自下层区的大密度磨溶液进行过滤，分离出混合磨屑；取自混合区的未完全分离混合溶液移入二次离心容器内，进行第二次稀释后离心；
[0013]第2～n
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1次离心：重复第一次离心的步骤，分离出混合磨屑，未完全分离混合溶液移入下一次离心容器内，进行下一次稀释后离心；
[0014]第n次离心：最后一次离心，离心容器内的溶液被划分为上层区的小密度磨屑溶液、下层区的大密度磨溶液两个区，由上至下依次吸取溶液进行过滤，分离出混合磨屑。
[0015]进一步的，所述混合磨屑为包括CoCrMo/UHMWPE混合磨屑、ZrO2/UHMWPE混合磨屑和PEEK/UHMWPE混合磨屑在内的其中任意一种。
[0016]进一步的，所述混合磨屑为包括密度比8.70:1的CoCrMo/UHMWPE混合磨屑、密度比6.28:1的ZrO2/UHMWPE混合磨屑和密度比1.43:1PEEK/UHMWPE混合磨屑在内的其中任意一种。
[0017]更进一步的，所述混合磨屑为CoCrMo/UHMWPE时，第一次离心后得到的划为三层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液的35％
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50％、3.75％
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5％；第n次离心后得到的划为两层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液的70％
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80％、 20％
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30％。
[0018]进一步的，所述混合磨屑为ZrO2/UHMWPE混合磨屑时，第一次离心后得到的划为三层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液上部的25％
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35％、5％
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7.5％；第n 次离心后得到的划为两层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液上部的 60％
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70％、30％
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40％。
[0019]进一步的，所述混合磨屑为PEEK/UHMWPE混合磨屑时，第一次离心后得到的划为三层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液上部的5％
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12％、5％
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10％，第n 次离心后得到的划为两层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液上部的 45％
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55％、45％
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55％。
[0020]进一步的，所述每一次离心后，取自上层区的小密度磨屑溶液、取自下层区的大密
度磨溶液进行过滤，并计算当次的磨屑提取率，单次的磨屑提取率的总和即为n次离心分离提取的总磨屑提取率；所述当次的磨屑提取率的计算方法为：
[0021]过滤后取滤纸，40～80℃真空干燥箱中干燥1～5小时，取出滤纸冷却10～30分钟，称重，滤纸和颗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，其特征在于：混合磨屑加入溶剂中形成的包含混合磨屑的溶液，置于离心容器中，经n次离心分离提取，将混合磨屑分离提取，分别获得大密度、小密度两种人工关节材料的磨屑溶液，其中n≥3；所述溶剂包括小牛血清、去离子水、生理盐水或模拟体液其中任意一种，且当溶剂为小牛血清时，在离心分离前先用酶降解法降解包含混合磨屑颗粒的小牛血清中的蛋白质；具体包括以下步骤：第一次离心：首次离心，离心容器内的溶液被划分为上层区、混合区、下层区三个区，由上至下依次吸取溶液；其中，取自上层区的小密度磨屑溶液、取自下层区的大密度磨溶液进行过滤，分离出混合磨屑；取自混合区的未完全分离混合溶液移入二次离心容器内，进行第二次稀释后离心；第2～n
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1次离心：重复第一次离心的步骤，分离出混合磨屑，未完全分离混合溶液移入下一次离心容器内，进行下一次稀释后离心；第n次离心：最后一次离心，离心容器内的溶液被划分为上层区的小密度磨屑溶液、下层区的大密度磨溶液两个区，由上至下依次吸取溶液进行过滤，分离出混合磨屑。2.根据权利要求1所述的人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，其特征在于：所述混合磨屑为包括CoCrMo/UHMWPE混合磨屑、ZrO2/UHMWPE混合磨屑和PEEK/UHMWPE混合磨屑在内的其中任意一种。3.根据权利要求1或2所述的人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，其特征在于：所述混合磨屑为包括密度比8.70:1的CoCrMo/UHMWPE混合磨屑、密度比6.28:1的ZrO2/UHMWPE混合磨屑和密度比1.43:1PEEK/UHMWPE混合磨屑在内的其中任意一种。4.根据权利要求1或2所述的人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，其特征在于：所述混合磨屑为CoCrMo/UHMWPE时，第一次离心后得到的划为三层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液的35％
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50％、3.75％
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5％；第n次离心后得到的划为两层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液的70％
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80％、20％
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30％。5.根据权利要求1或2所述的人工关节混合磨屑多次离心分离的提取方法，其特征在于：所述混合磨屑为ZrO2/UHMWPE混合磨屑时，第一次离心后得到的划为三层的溶液中，上层区、下层区的溶液分别为总溶液上部的25％
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35％、5％
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7.5％；第n次离心后得到的划...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德坤，张涛，陈凯，张欣悦，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：