糖可以幫助修復(fù)人造人體關(guān)節(jié)

根據(jù)一項(xiàng)新的研究，當(dāng)人工關(guān)節(jié)植入物因磨損而受損時，含糖聚合物涂層有朝一日可以幫助修復(fù)人工關(guān)節(jié)植入物，如髖關(guān)節(jié)置換物。

一個國際化學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)，包括英國杜倫大學(xué)和約克大學(xué)以及中國清華大學(xué)，開發(fā)了一種可以輕松修復(fù)低摩擦表面的技術(shù)。

該團(tuán)隊(duì)從軟骨潤滑人體關(guān)節(jié)的方式中汲取靈感，發(fā)現(xiàn)糖環(huán)可以幫助聚合物固定在表面上并修復(fù)損壞。

他們在Chem雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)，他們說他們的發(fā)現(xiàn)最終可以用于醫(yī)療植入物，以延長人工關(guān)節(jié)的壽命。

他們希望這種涂層最終也可以用于減少機(jī)械系統(tǒng)中摩擦引起的能源浪費(fèi)，從而提高它們的效率。

如果軟骨受損，人體可以修復(fù)軟骨，但人造表面通常不會那么容易修復(fù)。

研究小組發(fā)現(xiàn)，如果他們創(chuàng)造的聚合物涂層在使用過程中從表面摩擦，那么其結(jié)構(gòu)中的糖環(huán)可以使其輕松重新附著。

然后，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的涂層模仿軟骨潤滑人體關(guān)節(jié)的方式。

軟骨利用水形成光滑的表面，最大限度地減少磨損。以同樣的方式，新涂層會在表面形成一層水，使其光滑并在受到撞擊或摩擦?xí)r保護(hù)表面。

英國杜倫大學(xué)化學(xué)系副教授、資深作者 Paul McGonigal 博士說：“我們的含糖涂層為我們修復(fù)低摩擦表面的損壞提供了一種有吸引力的新方法。

“由于軟骨不斷得到修復(fù)和更換，我們身體中的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)可以承受數(shù)十年的磨損。我們制造了以類似方式工作的材料，但與人工關(guān)節(jié)兼容。

“我們涂層的成分具有生物相容性，這使得它們在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景令人振奮。

“我們還可以想象開發(fā)一系列在非常不同的環(huán)境中工作的材料。避免和修復(fù)摩擦造成的損壞對于確保汽車和其他機(jī)械的長期使用同樣重要。”

聚合物涂層有兩個主要部分。首先，它有一條長長的帶正負(fù)電荷的分子鏈，可以附著在水層上——使用類似于靜電的效果。其次，糖環(huán)連接到鏈的一端。該環(huán)通過與稱為金剛烷的特定分子對接將自身錨定在表面上。

通過用這些金剛烷結(jié)構(gòu)處理鈦金屬，研究人員表明聚合物涂層會被表面吸引。形成的薄弱的、非永久性的鏈接是修復(fù)過程的關(guān)鍵。

共同作者、杜倫大學(xué) McGonigal 博士實(shí)驗(yàn)室的研究員 Yulong Sun 博士與清華大學(xué)機(jī)械工程系博士研究生 Yixin Wang 和 Hongyu Zhang 教授一起研究了低摩擦表面。

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