中国科学院宁波材料技术与工程研究所近日传出消息，该所生物医用高分子材料团队针对世界人工关节材料发展存在的难题和我国人工关节产业发展需求，开发了一系列具有高强度和韧性、低磨损速率、不氧化、抗氧化、抗生物侵蚀等突出性能的新材料。

研究人员通过采用新型抗氧化剂，有效地阻断聚乙烯的氧化通路，抑制了分子链的氧化降解。与国外最先进的维生素E稳定的交联聚乙烯相比，新材料在极端加速老化条件下，经过更长时间才开始氧化，而且材料的强度和韧性均优于国外同类材料。在此基础上，研究人员结合辐照交联技术，将超高相对分子质量聚乙烯的磨损速率降低了80%以上，达到国外报道的同类产品的最好水平。

据了解，在临床应用中，生物材料须耐受人体环境长期生物侵蚀的挑战。例如，关节滑液中的不饱和脂质体可能导致高交联聚乙烯氧化。生物医用高分子材料团队模拟关节滑液成分，在体外构建了模拟生物侵蚀模型，检验新材料在生物侵蚀条件下的稳定性。研究结果表明，新型超高相对分子质量聚乙烯比现有其他同类材料具有更出色的抗生物侵蚀稳定性。

这些研究成果为开发具有自主知识产权的人工关节高分子新材料奠定了坚实的基础，相关技术已经申请了系列发明专利，部分已获得授权。

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目前全球人工关节需求迅猛增长，美国平均每年人工关节消费量超过100万套，产值超过100亿美元。据测算，我国人工关节潜在需求量超过300万套，2013年实际消费量约30万套，仅为1/10，市场潜力巨大。

与我国巨大的潜在市场极不相称的是，我国人工关节材料技术研究较少，还没有自主开发的材料产品，关键的高分子材料完全依赖进口，进口人工关节占市场份额60%左右。我国人工关节产业保持年均15%~20%的高速发展，而关键材料的开发是发展的核心问题。

自20世纪60年代以来，超高相对分子质量聚乙烯一直是最重要的人工关节材料，基于金属—聚乙烯或陶瓷—聚乙烯的人工关节性价比高，占全球人工关节市场的70%以上。人工关节临床使用寿命通常为15~20年，甚至更长，对聚乙烯材料的耐磨损、强度和抗疲劳、抗氧化与抗生物侵蚀等性质提出了非常高的要求。在过去20多年里，欧美国家陆续发展了高交联超高相对分子质量聚乙烯和维生素E稳定的高交联超高相对分子质量聚乙烯，大大地减少了磨损及相关的并发症。但如何解决材料的强度、韧性、耐磨损、抗氧化等难题，仍是学术界和产业界面临的重大挑战。