Page 31 - 《精细化工》2020年第7期

第 37 卷第 7 期 精 细 化 工 Vol.37, No.7
202 0 年 7 月 FINE CHEMICALS July 2020

综论
类金刚石薄膜在人工关节摩擦副表面改性进展

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任 瑛 ，王仁杰 ，许志高
（1. 河南工业大学 材料科学与工程学院，河南 郑州 450001；2. 大同市第三人民医院，山西 大同
037100）

摘要：类金刚石（DLC）薄膜由于其优异的减摩耐磨性以及良好的生物相容性被引入到人工关节材质中。该文
综述了 DLC 薄膜在人工关节摩擦副表面改性的研究现状，包括 DLC 薄膜的分类、制备方法及内应力。介绍了
提高 DLC 膜基结合力的方法及 DLC 薄膜生物相容性的研究进展。接着，对不同 DLC 薄膜人工关节摩擦副的研
究成果进行了阐述。最后，针对 DLC 薄膜存在的问题提出了今后 DLC 薄膜人造关节的研究方向。
关键词：类金刚石薄膜；人工关节；内应力；生物相容性
中图分类号：TG174.44; R318.08 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 07-1313-07

Progress on diamond-like carbon films in the surface modification of
friction pairs of artificial joints

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REN Ying , WANG Renjie , XU Zhigao
（1. School of Material Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, Henan, China; 2. The
Third People's Hospital of Datong, Datong 037100, Shanxi, China）
Abstract: Diamond-like carbon (DLC) films have been used to improve the wear and corrosion resistance
of artificial joints due to their excellent tribological properties and good biocompatibility. First, the research
progress of DLC films in the surface modification of friction pairs of artificial joints is reviewed, including
the classification, preparation method and internal stress of DLC films. Then, the methods to improve the
adhesion of DLC film base and the progress on the biocompatibility of DLC films are introduced.
Subsequently, the progress of different DLC films coated friction pairs of artificial joints is described.
Finally, the research direction of DLC film artificial joint in the future is put forward.
Key words: diamond-like carbon; artificial joints; internal stress; biocompatibility

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全关节置换术被认为是 20 世纪生物材料和生 （Diamond-like carbon，DLC）薄膜（至少 sp 键含
物工程领域最伟大的成就之一。临床研究表明，传 量为 10%）具有硬度高、表面光滑、摩擦系数小、
统人造关节〔金属-超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 耐磨损和耐腐蚀的特点。更重要的是，DLC 具有人
[7]
和金属-金属组件〕的使用寿命仅有 10~15 年。但随 体组织相容性和血液相容性，对人体无毒副作用 。
着人口老龄化程度的持续提高及人类平均寿命的显 DLC 薄膜作为关节面涂层，可以使金属组件的耐磨
著增长，人们对人造关节的使用寿命提出了更高的 性得到极大提高，同时可以阻止金属离子扩散到组
要求。实践证明，人造关节在使用过程中产生的大 织液中。因此，针对传统人造关节进行 DLC 表面改
量摩擦颗粒会进入关节周围组织中，导致骨溶解和 性已成为生物医用材料领域的研究热点。
假体松动。并且所产生的金属颗粒会扩散到周围组
1 DLC 薄膜
织中，极易引起金属过敏症状。另外，金属离子被
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人体吸收后也会引起人体重金属中毒 [1-6] 。类金刚石 DLC 是一类含有金刚石结构（sp 杂化键）和石

收稿日期：2020-01-13; 定用日期：2020-03-23; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200037
基金项目：河南省科技厅自然科学项目（192102210036）
作者简介：任 瑛（1982—），女，博士，讲师，E-mail：ying_ren@haut.edu.cn。