NG-UHMWPE的制備及摩擦性能與細胞相容性研究.pdf

1、目的：制備摻氮石墨烯（Nitrogen-doped Graphene，NG），與超高分子量聚乙烯（Ultra high molecular weight polyethylene，UHMWPE）合成 NG/UHMWPE，評測NG/UHMWPE材料的摩擦性能和細胞相容性，為新型人工關節(jié)置換假體的研制提供實驗數(shù)據(jù)。
　　材料和方法：以氧化石墨烯（Graphene-Oxide，GO）和三聚氰胺（Melamine）為原料，制備摻氮石墨烯(

2、NG)，采用改良的熱壓成型工藝，將不同含量NG（0％wt，0.1%wt，0.3%wt，0.5%wt，1%wt）與UHMWPE復合為NG/UHMWPE，在FBS潤濕環(huán)境下采用UMT-3摩擦試驗機對NG/UHMWPE的摩擦學性能進行測試，用3D profile scanner與SEM觀察磨痕；采用MC3T3-E1檢測NG/UHMWPE的細胞相容性，并在SEM和Immunofluorescence microscopy下觀察細胞的生長、黏附及

3、增殖。
　　結(jié)果：
　　（1）XPS、Raman、XRD檢測結(jié)果提示N元素成功引入石墨烯中，摻雜的氮元素atom%達到9.11%。TEM見NG的層狀結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ESEM顯示NG均勻分布在UHMWPE中形成復合物。水接觸角隨 NG含量的增加由91.99°降低到63.7°。
　?。?）NG/UHMWPE摩擦性能研究顯示，隨NG含量的增添，復合物磨痕逐漸變淺，磨痕面逐漸光滑；顯微硬度隨著NG含量的增加而增加。當NG含量達到1%w

4、t時，磨損率下降了53%，顯微硬度增加了29%。
　?。?）MTT實驗顯示添加NG后的NG/UHMWPE成骨細胞的增殖速率均高于的對照組，說明NG/UHMWPE促進了成骨細胞的增殖，并且在96h時，0.5%NG/UHMWPE細胞生存率達151%。SEM和免疫熒光顯微鏡下NG/UHMWPE表面的成骨細胞黏附均高于對照組。
　　結(jié)論：本研究工作通過制備摻氮石墨烯并將其與UHMWPE復合，獲得了具有良好生物相容性、較高耐磨性和機械