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环氧树脂基髋关节植入物的设计和制造

假体关节通常由医用级金属制成,例如钛和陶瓷。然而,尽管在由此类材料制成的替代髋骨方面取得了重大进展,但始终存在生物相容性问题以及由假体周围的生理条件引起的最终腐蚀问题。腐蚀会导致假体的结构退化和机械强度的损失。最终,置换髋关节本身将需要更换所有手术和物理限制。

研究人员在《国际材料工程创新杂志》上撰文讨论了一种用于假体髋关节的替代材料——环氧树脂,该材料无毒、生物相容且强度高。

瓜廖尔 IPS 技术与管理学院的 Ranjit Singh、Manoj Narwariya 和 S. Chauhan、印度 Mainpuri 的 Rajkiya 工程学院的 Avadesh K. Sharma 和 Rajeev Singh 解释了他们如何使用计算机建模来设计环氧树脂基假肢髋关节,并使用液体环氧树脂和新开发的 3D 打印模具制作了原型。

对环氧树脂髋关节的测试表明,它能够应对 5.22 兆帕的最大应力,并且基于偏光镜的使用,在结构的颈部最弱。压缩测试表明它具有与人类骨骼非常相似的机械性能。环氧树脂髋关节的骨样弹性模量、屈服强度和抗压强度分别为 5.85 吉帕、70.63 兆帕和 116.97 兆帕。

环氧树脂材料的性质意味着它们可能比传统的假体髋关节更具生物相容性并且更不易在体内腐蚀。该团队补充说,使用环氧树脂材料而不是其他类型的聚合物可以避免聚乳酸、聚(l-丙交酯)和聚(富马酸丙二醇酯)等材料的机械强度较低的问题。

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