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随着我国社会人口老龄化问题的日趋严重,各种骨关节疾病的发病率不断升高,患者对人工关节置换需求不断增加。人工关节假体植入人体后在体内磨损产生磨屑引起的无菌性松动是导致人工关节失效的主要原因之一,无菌松动与磨损颗粒的大小、数量和形态等因素有关。因此,人工关节磨屑提取与分析研究尤为重要。以往研究中人工关节磨屑提取方法大多针对单一材料磨屑,它和溶剂之间的密度差较大,容易被分离提取,且提取方法不统一,提取率不明确,而往往人工关节磨损产生的磨屑为两种或两种以上材料磨屑的混合。为了研究不同人工关节磨屑特征,有必要提出一种可靠的人工关节混合磨屑分离提取方法,实现人工关节混合磨屑分离,并获得高提取率和高质量磨屑图像,为研究工关节磨屑生成机理和人工关节磨损机制提供基础。本文针对小牛血清溶液中不同人工关节混合磨屑分离提取困难的问题,采用碱降解法、酸降解法、酶降解法降解小牛血清溶液蛋白质,并用降解率指标量化蛋白质降解程度,提出优化蛋白质降解方案,并提出不同密度比人工关节混合磨屑多次离心分离、提取方法,实现了不同人工关节混合磨屑有效分离,提高了人工关节磨屑提取率。基于优化蛋白质降解方案和不同密度比人工关节混合磨屑多次离心分离提取方法,分离提取了人工膝关节分解运动磨损实验和人工关膝节体外模拟磨损实验产生的磨屑,验证了优化蛋白质降解方案和不同密度比人工关节混合磨屑提取方法的可行性,结合人工膝关节配副材料和人工膝关节的磨损量和磨损形貌,揭示了人工膝关节配副材料分解运动和人工膝关节体外磨损实验的磨屑生成机理和磨损机制。获得以下主要结论:（1）提出了蛋白质降解量化指标-蛋白质降解率,探究了碱降解法、酸降解法和酶降解法降解小牛血清溶液蛋白质的降解率以及降解机理。结果表明,强碱降解法蛋白质降解率达95.89%,操作简单,能获高质量磨屑形貌,但降解时间长。强酸降解蛋白质方法操作简单,时间短,但最高降解率低,仅有71.87%,产生的废液多,强碱、强酸可以用于提取聚合物磨屑。蛋白酶降解法蛋白质降解率达94.98%,且不产生蛋白质沉淀,产生废液少,但操作复杂,提取过程中溶液易受外界杂质污染,该方法被广泛应用于陶瓷、钴铬合金、钛合金磨屑的提取。（2）提出了不同密度比人工关节混合磨屑多次离心分离提取方法。结果表明,多次离心分离混合磨屑,能够使离心管壁上的颗粒重新进入溶液,磨屑提取获得率高。该方法能够有效地将悬浮液中不同密度比人工关节混合磨屑分离。与首次提取率相比,CoCrMo磨屑提取率增加了6.7%,UHMWPE磨屑提取率增加了15.1%-23.44%,ZrO2颗粒提取率增加了10.91%,PEEK磨屑提取率增加了9.95%。该提取方法能有效提高人工关节磨屑的提取率,尤其明显提高了UHMWPE磨屑提取率。（3）研究了PEEK-XLPE和CoCrMo-XLPE配副关节材料的摆动磨损特性,并进行了磨屑表征。结果显示,PEEK组XLPE磨损量比CoCrMo组低45.8%。两组配副材料摩擦中,PEEK组XLPE磨损以磨粒磨损为主,磨损表面局部产生塑性变形和疲劳磨损,PEEK以磨粒磨损为主,局部疲劳磨损产生剥落凹坑。XLPE磨屑以块状为主,PEEK磨屑数量少、尺寸小,所有磨屑表面较光滑,形态以块状为主,包含少量圆形和椭圆形磨屑。CoCrMo组XLPE磨损表面比PEEK组产生更严重塑性变形和疲劳磨损。CoCrMo磨损表面产生不连续犁沟,有少量腐蚀磨损产生的点蚀凹坑。CoCrMo组XLPE磨屑数量明显比PEEK组多,同时还产生了表面光滑的条形磨屑。CoCrMo磨屑比PEEK数量更少,尺寸更小,磨屑表面呈现多层状纹理。（4）研究了PEEK-XLPE和CoCrMo-XLPE配副关节材料的滑动磨损特性,并进行了磨屑表征。结果表明,PEEK组XLPE磨损量是CoCrMo组的50%。PEEK组XLPE表面产生犁沟,有塑性变形的细纹和疲劳产生的块状剥落。PEEK磨损表面以犁沟和擦伤为主,局部可见黏着现象。PEEK组XLPE磨屑有块状、条形、卷曲成团的片状。PEEK磨屑数量少,且表面光滑,除了块状、杆状磨屑外,还有表面光滑的片状磨屑。CoCrMo组XLPE磨损表面呈现宽窄不等的犁沟和少量点状剥落。CoCrMo磨损表面以宽窄不等的犁沟为主,部分区域有腐蚀现象。CoCrMo组XLPE大尺寸块状磨屑数量比PEEK组多。CoCrMo磨屑尺寸小,数量少,以块状磨屑为主,表面光滑,边缘整齐,腐蚀磨损产生了蜂窝状结构和表面有孔洞的磨屑。（5）研究了500万次循环PEEK-XLPE和CoCrMo-XLPE配副人工关节磨损的磨损特性,分析了磨屑特征及生成机理。结果表明,PEEK组胫骨垫磨损量比CoCrMo组低,而PEEK股骨髁磨损量比CoCrMo高。PEEK组和CoCrMo组胫骨垫磨损以磨粒磨损为主,随着循环次数的增加,疲劳磨损加剧,CoCrMo组大尺寸块状XLPE磨屑数量比PEEK组多,并产生大量小尺寸的条状和针状磨屑。PEEK股骨髁磨损表面以磨粒磨损和疲劳磨损为主,PEEK磨屑数量少,主要尺寸为90nm-20μm,以边缘整齐的块状磨屑为主。CoCrMo股骨髁以磨粒磨损和腐蚀磨损为主,CoCrMo磨屑数量比PEEK少,磨屑尺寸≤10μm,主要为块状磨屑,表面多为片层状纹理,腐蚀磨损产生的磨屑表面呈蜂窝状。