粘蛋白复合水凝胶

高韧低摩擦

通过协同增韧与粘蛋白润滑，解决了水凝胶在软骨替代中高韧性与低摩擦难以兼顾的难题。

Xiansheng, Tan · Deng, Wenting · Shuhuan, Feng · Tengfei, Xu · Yuxin, Wang · 赵剑豪 · Rong, Jianghua

Polymer 2025

具体参数

摩擦系数

{'zh': '0.037', 'en': '0.037'}

拉伸强度

{'zh': '5.11', 'en': '5.11'} MPa

拉伸模量

{'zh': '4.56', 'en': '4.56'} MPa

压缩强度

{'zh': '27.56', 'en': '27.56'} MPa

压缩模量

{'zh': '2.04', 'en': '2.04'} MPa

技术优势

高载高速下依然润滑

得益于粘蛋白刷状寡糖侧链和带负电唾液残基的协同水合润滑作用，在5 N、20 mm/s的苛刻工况下摩擦系数仍保持0.037。

强韧兼备

通过湿法退火提高结晶度与浸渍法原位生成二氧化硅颗粒的协同效应，拉伸强度攀升至5.11 MPa，压缩强度达27.56 MPa。

在体液中体积稳定

溶胀平衡后可在模拟体液环境中长期保持尺寸稳定，避免植入后因溶胀造成的力学衰减和周围组织压迫。

应用场景

• 关节软骨替代：替代受损软骨，提供承载与润滑一体化功能，避免金属/陶瓷假体的磨损颗粒和应力遮挡。
• 仿生润滑材料：利用粘蛋白的刷状结构和电荷实现水合润滑，为设计在潮湿环境中工作的减摩涂层提供模板。
• 手术机器人触觉界面：低摩擦与软组织力学适配，可做成力反馈触觉界面的柔性覆层，提升力传递透明度和手感。
• 柔性摩擦学器件：在高载高速滑动下仍保持边界润滑，可开发成柔性轴承、滑动密封等动态接触元件的本体材料。