水凝膠關(guān)節(jié)軟骨與生物摩擦學(xué)

前言

第1章 緒論 1

1.1 天然關(guān)節(jié)軟骨 2

1.2 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨 4

1.2.1 結(jié)構(gòu)與特點 4

1.2.2 力學(xué)性能 6

1.2.3 潤滑與磨損 7

1.3 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 8

參考文獻 10

第2章 天然關(guān)節(jié)軟骨 16

2.1 關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)、組成與功能 17

2.1.1 關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu) 17

2.1.2 關(guān)節(jié)軟骨的組成 19

2.1.3 關(guān)節(jié)軟骨的功能 22

2.2 關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性能 23

2.2.1 關(guān)節(jié)軟骨的靜態(tài)拉伸和壓縮性能 23

2.2.2 關(guān)節(jié)軟骨的黏彈特性 25

2.2.3 關(guān)節(jié)軟骨的滲透性 26

2.3 關(guān)節(jié)/關(guān)節(jié)軟骨潤滑與磨損 27

2.3.1 混合潤滑 28

2.3.2 液膜潤滑 29

2.3.3 邊界潤滑 33

2.3.4 兩相潤滑 40

2.3.5 自適應(yīng)多模潤滑 41

2.3.6 關(guān)節(jié)軟骨磨損 44

2.4 關(guān)節(jié)軟骨有限元模型 46

2.4.1 單相模型 47

2.4.2 兩相模型 47

2.4.3 三相模型 48

2.5 關(guān)節(jié)軟骨損傷與修復(fù) 48

2.5.1 病因 48

2.5.2 修復(fù)技術(shù) 51

參考文獻 58

第3章 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的仿生設(shè)計與制備 68

3.1 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的仿生設(shè)計 68

3.1.1 結(jié)構(gòu)仿生 68

3.1.2 材料仿生 72

3.1.3 功能仿生 76

3.1.4 仿生關(guān)節(jié)軟骨設(shè)計思路 79

3.2 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨材料的制備 81

3.2.1 物理交聯(lián) 81

3.2.2 化學(xué)交聯(lián) 82

3.2.3 輻射交聯(lián) 82

3.3 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨材料的改性 83

3.3.1 接枝改性 83

3.3.2 輻照改性 84

3.3.3 物理共混 85

3.3.4 填充改性 86

3.3.5 雙網(wǎng)絡(luò)強凝膠 87

參考文獻 87

第4章 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)與溶脹行為 91

4.1 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)特點 91

4.2 水凝膠中的水 94

4.3 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的溶脹行為 94

4.3.1 溶脹的理論描述 96

4.3.2 水凝膠的溶脹動力學(xué) 97

4.3.3 水凝膠的溶脹性能測試 99

參考文獻 104

第5章 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性能 108

5.1 水凝膠力學(xué)行為的基本理論 108

5.2 水凝膠力學(xué)行為的基本特點 110

5.3 水凝膠力學(xué)性能測試 114

5.3.1 單向拉伸性能 114

5.3.2 單向壓縮性能 117

5.3.3 剪切性能 119

5.3.4 應(yīng)力松弛 121

5.3.5 蠕變 123

5.3.6 動態(tài)力學(xué)性能 123

5.4 增強水凝膠關(guān)節(jié)軟骨力學(xué)性能的方法 126

參考文獻 132

第6章 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的摩擦學(xué)行為 137

6.1 水凝膠摩擦學(xué)理論模型 137

6.2 水凝膠摩擦學(xué)的試驗研究 149

6.2.1 摩擦試驗裝置 149

6.2.2 潤滑液 151

6.3 影響水凝膠摩擦學(xué)性能的因素 156

6.3.1 水凝膠自身特性對摩擦學(xué)行為的影響 156

6.3.2 影響摩擦學(xué)性能的外在因素 162

6.4 水凝膠的磨損 172

參考文獻 173

第7章 水凝膠關(guān)節(jié)軟骨的生物安全性評價 177

7.1 溶血試驗 178

7.2 細胞毒性試驗 180

7.3 慢性毒性試驗 181

7.4 肌肉埋植和囊內(nèi)植入試驗 184

7.5 細胞植入試驗 187

7.6 兩性離子水凝膠體內(nèi)生物相容性評價 188

參考文獻 190

第8章 水凝膠支架在軟骨組織工程中的應(yīng)用 192

8.1 軟骨組織工程 192

8.2 水凝膠在軟骨組織工程中的應(yīng)用形式 193

8.2.1 軟骨組織工程中的天然和合成聚合物 195

8.2.2 微凝膠在軟骨組織工程中的應(yīng)用 196

8.2.3 可注射水凝膠在軟骨組織工程中的應(yīng)用 198

8.2.4 軟骨組織工程用水凝膠的固化方法 199

8.2.5 水凝膠填充多孔支架在軟骨組織工程中的應(yīng)用 202

8.2.6 含有生物活性物質(zhì)的水凝膠 203

8.3 水凝膠支架在軟骨組織工程中應(yīng)用的展望 204

8.3.1 仿生化支架設(shè)計 204

8.3.2 生長因子的傳遞 205

8.3.3 梯度誘導(dǎo)水凝膠材料 205

參考文獻 206

第9章 新型水凝膠 209

9.1 智能響應(yīng)性高分子水凝膠 209

9.1.1 溫度響應(yīng)性水凝膠 210

9.1.2 pH響應(yīng)性水凝膠 211

9.1.3 電場響應(yīng)性水凝膠 212

9.1.4 光響應(yīng)性水凝膠 212

9.2 拓撲結(jié)構(gòu)水凝膠 213

9.3 納米復(fù)合水凝膠 216

9.4 雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠 218

9.4.1 增韌機理 218

9.4.2 生物應(yīng)用 220

9.4.3 水母雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠 222

9.4.4 液晶雙網(wǎng)絡(luò)凝膠 223

9.5 自愈性水凝膠 225

9.6 可降解水凝膠 226

9.7 高強水凝膠 227

參考文獻 230