根据一项新的研究，当人工关节植入物因磨损而受损时，含糖聚合物涂层有朝一日可以帮助修复人工关节植入物，如髋关节置换物。

一个国际化学家和工程师团队，包括英国杜伦大学和约克大学以及中国清华大学，开发了一种可以轻松修复低摩擦表面的技术。

该团队从软骨润滑人体关节的方式中汲取灵感，发现糖环可以帮助聚合物固定在表面上并修复损坏。

他们在Chem杂志上发表了他们的发现，他们说他们的发现最终可以用于医疗植入物，以延长人工关节的寿命。

他们希望这种涂层最终也可以用于减少机械系统中摩擦引起的能源浪费，从而提高它们的效率。

如果软骨受损，人体可以修复软骨，但人造表面通常不会那么容易修复。

研究小组发现，如果他们创造的聚合物涂层在使用过程中从表面摩擦，那么其结构中的糖环可以使其轻松重新附着。

然后，研究团队创造的涂层模仿软骨润滑人体关节的方式。

软骨利用水形成光滑的表面，最大限度地减少磨损。以同样的方式，新涂层会在表面形成一层水，使其光滑并在受到撞击或摩擦时保护表面。

英国杜伦大学化学系副教授、资深作者 Paul McGonigal 博士说：“我们的含糖涂层为我们修复低摩擦表面的损坏提供了一种有吸引力的新方法。

“由于软骨不断得到修复和更换，我们身体中的髋关节和膝关节可以承受数十年的磨损。我们制造了以类似方式工作的材料，但与人工关节兼容。

“我们涂层的成分具有生物相容性，这使得它们在医学中的应用前景令人振奋。

“我们还可以想象开发一系列在非常不同的环境中工作的这些材料。避免和修复摩擦造成的损坏对于确保汽车和其他机械长时间使用同样重要。”

聚合物涂层有两个主要部分。首先，它有一条长长的带正负电荷的分子链，利用类似于静电的效应来保持水层。其次，糖环连接到链的一端。该环通过与称为金刚烷的特定分子对接将自身锚定在表面上。

通过用这些金刚烷结构处理钛金属，研究人员表明聚合物涂层被表面吸引。形成的薄弱的、非永久性的链接是修复过程的关键。

共同作者、杜伦大学 McGonigal 博士实验室的研究员 Yulong Sun 博士花时间研究了低摩擦表面。清华大学机械工程系在读研究生王毅新和张宏宇教授。

孙博士说：“修复机制是制造使用寿命长的材料的关键。

“大自然的低摩擦材料在受损时会再生，但直到现在，我们还没有良好的人工系统修复机制。为了应对这一挑战，我们需要化学家和工程师合作设计先进的涂层技术。”

研究人员补充说，目前这种类型的修复需要更多的聚合物涂层溶解在表面周围的水中，但他们相信用不了多久，涂层就会得到改进，以避免需要这种额外的材料。

研究合著者、约克大学 Dorothy Hodgkin 研究员 Alyssa-Jennifer Avestro 博士说：“这是一种动态但选择性的化学反应，看起来它可能是消除机械磨损对关节的负面影响的有效方法和其他表面。

“如果我们的保护涂层磨损了，它会在不需要我们干预的情况下再次恢复，这要归功于有针对性的分子识别。”