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超高分子量聚乙烯磨损颗粒是诱导人工髋关节发生无菌松动,导致关节假体失效的主要因素。为了预防和抑制人工关节磨损颗粒诱导的骨溶解,将具有抑制骨溶解作用的药物阿仑膦酸钠(ALN)载入超高分子量聚乙烯(UHMWPE)o研究表明将阿仑膦酸钠载入超高分子量聚乙烯中时会发生药物团聚现象,分散不均匀时材料力学和摩擦学等性能将会降低。本实验的目的在于通过寻找合适的分散剂及分散方法,促进阿仑膦酸钠药物在超高分子量聚乙烯中均匀分散,提高载药超高分子量聚乙烯材料的力学和耐磨性能。本文中应用正交设计法选取ALN在UHMWPE中均匀分散的最佳工艺参数,采用四因素三水平正交设计表,以抗拉强度和断裂伸长率为标准评价ALN在UHMWPE中的分散,探索表面活性剂、分散方式、药物浓度和反应温度不同水平对ALN分散性的影响。运用社会科学统计软件包(SPSS)对正交实验结果进行极差与方差分析；在最佳工艺参数下制备载阿仑膦酸钠超高分子量聚乙烯(ALN/UHMWPE),采用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)及飞行时间型-二次离子质谱仪(TOF-SIMS)对样品进行形貌和表面元素分析,表征阿仑膦酸钠在超高分子量聚乙烯中的分布。正交实验表明,选取表面活性剂泊洛沙姆188(F68)、超声分散、1wt%药物浓度和37℃制备参数时样品可获得最佳拉伸力学性能,方差结果证明实验具统计学意义；通过EDS，SEM及SIMS结果可以看出,在最佳工艺参数下,表面活性剂F68的加入可有效促进阿仑膦酸钠的均匀分散,分散方式的优化也有助于促进药物的均匀分布。在最佳工艺参数下制备UHMWPE、ALN/UHMWPE及ALN/F68/UHMWPE三种样品。通过拉伸力学性能实验、小冲杆实验、扫描电镜冲击端口分析、X射线衍射(XRD)和热重分析(DSC)表征三种样品基本性能参数。在最佳工艺条件下制备的试样材料拉伸应力应变结果说明在制备过程中加入表面活性剂F68,相对于ALN/UHMWPE,材料拉伸强度与断裂伸长率可明显提高。小冲杆实验说明表面活性剂的加入有助于提高ALN/F68/UHMWPE材料断裂韧性ALN/F68/UHMWPE的断裂功略高于ALN/UHMWPE。端口扫描后发现表面活性剂加入有助于提高阿仑膦酸钠的均匀分布。XRD结果显示加入ALN没有改变UHMWPE晶型,样品结晶度较未加表面活性剂对照样有所提高,但均低于空白UHMWPE; DSC结果表明ALN/UHMWPE在加入表面活性剂后其结晶度提高,其它热熔性质无明显改变。材料表面硬度在加入表面活性剂后有所提高,表面活性剂能够促进阿仑膦酸钠在UHMWPE中的均匀分散。本研究中通过模拟人工关节在体内的运动方式完成材料摩擦学性能表征,采用球盘式湿磨法表征三种样品。摩擦磨损实验表明,表面活性剂F68的加入可有效减低载药超高分子量聚乙烯材料的摩擦系数,台阶仪分析样品结果及磨损形貌扫描电镜结果说明ALN/F68/UHMWPE样品的磨损体积相对ALN/UHMWPE较少,表面活性剂的加入可有效改善ALN在UHMWPE中的均匀分散,能提高载药超高分子量聚乙烯材料的耐磨损性能。研究中采用砂轮机打磨结合二次分级法制备载药超高分子量聚乙烯磨屑,分级后采用激光粒度仪确定磨屑粒径大小,结果表明在上述方法下制得的载药超高分子量聚乙烯磨屑的平均粒径在30μm-40μm之间；将获得的磨屑接种于成骨细胞和巨噬细胞,定时培养后采用Alamar Blue检测细胞增殖活性,应用碱性磷酸酶(ALP)表征细胞接种后其分化程度。由于载药超高分子量聚乙烯磨屑密度低于水,故采用倒置培养法将磨屑与细胞共培养。在光镜下观察巨噬细胞与磨屑共培养后细胞变形状态及对磨屑的吞噬情况；收集巨噬细胞培养后上清液,检测其中细胞因子白介素-6(IL-6)分泌量,表征三种样品的细胞生物学性能。成骨细胞Alamar Blue增殖结果表明培养96h时阿仑膦酸钠药物对细胞增殖作用最为显著,ALP分化结果说明表面活性剂F68的加入对阿仑膦酸钠的药效不会产生影响,ALN/UHMWPE及ALN/F68/UHMWPE样品对细胞分化作用无显著性差异。巨噬细胞吞噬现象及细胞因子白介素-6结果说明表面活性剂的加入没有明显改变载药超高分子量聚乙烯材料生物学及药理学效应,表面活性剂F68在可以改善材料性能的作用下可以使用。通过本实验的研究我们优化了载药超高分子量聚乙烯材料的工艺参数,在加入表面活性剂后载药超高分子量聚乙烯材料的力学与摩擦学性能得到了一定程度提升,细胞生物学检测说明在表面活性剂加入后阿仑膦酸钠仍可有效发挥其药效。因此,ALN/F68/UHMWPE样品具有作为人工关节假体材料的潜能,可以有效抑制骨溶解现象的产生,延长人工关节假体材料的使用寿命。