超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有优良的生物相容性和耐磨性,已作为人工关节的组件材料之一被应用于临床。然而人工关节磨损产生的UHMWPE磨屑是引起骨溶解的主要原因,最终将导致人工关节无菌性松动。本课题组前期研制了载阿仑膦酸钠超高分子量聚乙烯(UHMWPE-ALN),利用不可避免产生的磨屑释放出药物ALN来防治骨溶解。前期以氧化锆陶瓷球头配副,在25vo1.%胎牛血清润滑(CS)时UHMWPE-ALN0.5wt.%相比UHMWPE的摩擦学性能无显著性差异。然而传统的润滑液与天然关节滑液的润滑性能相差甚远,UHMWPE-ALN的磨损机制演变尚不清楚。透明质酸钠(NaHA)作为天然关节滑液的主要成分可有效的减少人体关节磨损。因此本研究提出添加NaHA配制仿生润滑液,并研究UHMWPE-ALN在仿生润滑液中的摩擦学性能、磨损机制和磨屑演变过程,同时探索变载荷加载后UHMWPE-ALN的摩擦学性能。本研究配制四种润滑液：25vo1.%胎牛血清+0.3wt.%透明质酸钠(CS+NaHA)的仿生润滑液以及作为对照组的0.3wt.%透明质酸钠溶液(NaHA),25vol.%胎牛血清(CS)和去离子水(DIW)。采用热压成型法制备UHMWPE-ALN0.5wt.%,并与316L不锈钢球头进行往复摩擦实验,比较不同润滑液对UHMWPE-ALN摩擦学性能影响,分析同种润滑液中磨损随时间的演变过程。在UHMWPE-ALN样品同一区域先后采用直径28mm的316L不锈钢球头加载30N和直径20mm的316L不锈钢球头加载10N作为变载荷加载,研究在不同润滑液中的磨损情况。摩擦评价方法主要是摩擦系数、横端面轮廓和SEM微观形貌观察。通过粘度、接触角、表面张力系数及粘附功来表征润滑液,分析各参数对UHMWPE-ALN摩擦学性能的影响。仿生润滑液相比传统的润滑液有较好的润滑效果,能有效降低UHMWPE-ALN的磨损。UHMWPE-ALN在CS、NaHA+CS、DIW和NaHA这四种不同润滑液中的摩擦系数依次降低,而在CS、NaHA、NaHA+CS和DIW润滑时的磨损体积和磨损因子依次减小。UHMWPE-ALN在NaHA+CS和NaHA润滑时的磨损表面特征主要是与滑动方向垂直且不规则的波纹状结构,磨损机制以塑性变形为主。CS润滑时磨损表面波纹状结构的边缘出现裂纹,说明已经出现疲劳磨损机制,此外在316L不锈钢球头磨损表面发现UHMWPE转移层和磨屑,这与其最大的磨损因子相符。UHMWPE-ALN在DIW润滑时的磨损表面有许多平行于滑动方向的犁沟,其表面主要磨损机制为磨粒磨损。通过接触角和表面张力系数计算的粘附功由大到小依次是DIW、NaHA、NaHA+CS和CS。较小的粘附功将引起较大的摩擦系数和较低的磨损,而CS润滑时UHMWPE-ALN磨损最严重,则主要与血清中蛋白质等有机物的吸附有关。磨损机制随磨损时间的变化而变化,不同磨损阶段往往伴随多种机制存在。当CS作润滑液时,采用不同样品按递增时间段分别进行摩擦实验。UHMWPE-ALN在前80h处于磨合阶段,而磨损80h后,磨损率进入了稳定磨损阶段,同时磨痕横断面轮廓由初始的“V”型变成明显的“U”型。通过分析不同时间段的微观磨损形貌变化可知,磨痕中部先后出现的主要磨损机制为塑性变形、疲劳磨损、磨粒磨损和粘着磨损。前两种主要出现在磨合阶段,后两种主要出现在稳定磨损阶段。磨痕中部的磨屑由初期的片层状、纤维状转变为后期的颗粒状。由于磨痕端部受到方向循环突变的剪切应力作用,其主要磨损机制为疲劳磨损。由疲劳裂纹扩展产生的带状磨屑撕裂后经碾压可能演变成独立的片层状磨屑。经变载荷加载后的UHMWPE-ALN表面易形成细小波纹状塑性变形和较小磨屑。观察磨痕可知,经变载荷加载后磨痕中部比较光滑,磨损形貌以细小波纹状塑性变形和犁沟为主,磨损机制主要为塑性变形和磨粒磨损。NaHA+CS润滑时磨痕端部粘附有少量的薄片状磨屑,而NaHA和CS润滑时磨痕端部均出现了边缘撕裂的带状层。DIW润滑时磨痕端部的磨屑以片层状为主,由小磨屑经碾压粘结而成。不同润滑液中磨痕侧边缘的沟壑大小和磨屑形貌也存在较大差异。前者主要因为316L不锈钢球头偏离中心所至,而后者与沟壑周围的磨损机制有关。润滑液为NaHA+CS时,沟壑表面主要是塑性变形,产生的磨屑则呈长条状。而DIW润滑时,沟壑表面主要为摩擦机制,因此形成的磨屑呈纤维状。在CS润滑时磨损体积最大,其次依次为DIW、NaHA和NaHA+CS。因此在变载荷加载的情况下,NaHA+CS具有最好的润滑效果。本论文研究结果表明：与传统润滑液相比,仿生润滑液NaHA+CS能有效降低UHMWPE-ALN的磨损,更好的模拟体内润滑环境。UHMWPE-ALN的磨痕中部,磨痕端部以及侧边缘的磨损机制和磨屑形貌相差较大,影响因素有润滑液、配副材料的性能、磨擦工况和摩擦方式等。因此采用近似关节滑液的仿生润滑液和模拟人体行走时的动态变载荷对体外研究和评价假体材料的摩擦学性能将更有意义。