雖然人造髖關(guān)節(jié)可讓許多人保持移動(dòng)，但其作用會在一段時(shí)間后消失，通常需要更換手術(shù)。但是，由于阿肯色大學(xué)正在進(jìn)行的研究，對此類手術(shù)的需求很快就會減少。人造髖關(guān)節(jié)的安裝涉及使用合金假體來替代股骨頭以及髖臼。

通常，在自然髖關(guān)節(jié)中，股骨頭以及髖臼之間的界面通過由髖關(guān)節(jié)軟骨產(chǎn)生和釋放的粘性滑膜液保持潤滑。當(dāng)更換髖關(guān)節(jié)時(shí)，軟骨被移除。雖然身體仍然產(chǎn)生一些滑液，但保持合金假體充分潤滑并不總是足夠的。由此產(chǎn)生的表面磨損可能會引發(fā)身體的自身免疫反應(yīng)，這會松動(dòng)假體和鄰近骨頭之間的結(jié)合，導(dǎo)致人造髖關(guān)節(jié)失效。

在與博士后研究人員Dipankar Choudhury合作的過程中，鄒敏（音譯）教授決定用表面不夠光滑的人造髖關(guān)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們使用皮秒激光器，它們被一系列正方形、三角形或橢圓形的微小凹坑覆蓋。這是為了復(fù)制天然軟骨的凹坑表面結(jié)構(gòu)。

具有凹坑的人造髖關(guān)節(jié)隨后在一個(gè)平臺上進(jìn)行測試，使它們像鐘擺一樣來回?cái)[動(dòng)，以復(fù)制腿部運(yùn)動(dòng)。隨后研究人員加入牛血清和水的混合物模擬滑液。一旦“股骨頭”擺動(dòng)并且流體已經(jīng)形成潤滑膜，發(fā)現(xiàn)具有正方形和三角形凹坑的“股骨頭”產(chǎn)生的膜比光滑“股骨頭”產(chǎn)生的膜厚3.5倍。另外，正方形凹坑在不到一秒的時(shí)間內(nèi)就形成了膜。

“另外，在具有方形凹坑陣列的實(shí)驗(yàn)后假體上幾乎沒有出現(xiàn)任何劃痕，并且在具有三角形凹坑陣列的假體上僅發(fā)現(xiàn)了一些劃痕，”鄒敏表示。“我們認(rèn)為具有方形凹陷的假體可能成為耐用、更持久的人造髖關(guān)節(jié)的潛在解決方案。”

關(guān)于這項(xiàng)研究的論文最近發(fā)表在《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》雜志上。