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受到软骨启发的脂基超湿滑合成水凝胶

American Association for the Advancement of Science

Research News

研究人员从润滑我们关节软骨(它们在一生中都在经历磨损)的机制中汲取了灵感而设计了非常湿滑的水凝胶,后者具有自更新的脂基边界层,令其比其它水凝胶所造成的摩擦和磨损减少近100倍。这种方法可在多种需要低摩擦、低磨损材料(如组织工程和生物传感器研发)的生物医学应用中提供一种持久的水凝胶润滑方法。对于许多生物医学应用而言,水凝胶必须能够彼此滑动而不会产生过度的摩擦或损坏性磨损。在许多情况下,水凝胶润滑是通过截留在水凝胶中的液体实现的,从而在其表面形成一种光滑的界面。相反,关节软骨的持久和能自我补充的润滑性可部分归因于暴露磷脂酰胆碱(PC)脂质的非液体边界层。受到复杂生物水凝胶可在我们的关节中进行持久润滑的启发,Weifang Lin和同事修改了该机制以润滑合成的水凝胶。Lin等人合成了几种不同的包含痕量PC脂质的水凝胶。这些掺入的脂质会迁移到水凝胶的表面,从而形成一个分子厚薄、湿滑的边界层。随着基于脂质的边界层的磨损,会有更多的脂质渗出,从而使润滑的表面不断再生。根据这些结果,与无脂水凝胶相比,该方法在很多情况下均能显著地减轻摩擦和磨损。此外,该凝胶在干燥和重新水化后仍能保持其润滑性和自润滑能力。Tannin Schmidt在相关的《视角》中写道:“ 通过掺入对整体力学性能影响极小的脂质,Lin等人展示了一种简单有效的创建自润滑水凝胶的方法。Schmidt写道:“这一发现的确在与生物学和医学有关的众多领域中都有潜在的用途,因此,了解未来的研究和应用将指向何处也将引起人们的巨大兴趣。”

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