北京
原文发表于 《科技导报》2026年第1期科技新闻-卓越亮点
摩擦“锻造”人工关节的蛋白质保护层
膝关节置换术（图片来源：器械中国网）
人工关节植入物的长期服役，始终面临体内磨损与腐蚀的严峻挑战。金属关节表面在服役中形成有效的富碳摩擦膜，能显著提高固体润滑效果，减少腐蚀离子的产生，被认为是人工关节植入体能够长期服役的重要条件。目前，科学界虽普遍认同此膜层源于体内蛋白质的摩擦，但对其具体形成过程与机制一直缺乏清晰认知。
针对这一难题，北京科技大学岩雨团队运用原子力显微镜原位摩擦技术，对吸附于金属关节材料表面的蛋白质层施加精确可控的剪切应力。通过调控接触条件，并结合多维度分析技术，研究团队系统揭示了在单纯剪切力驱动下，蛋白质分子如何一步步演变为保护性碳质结构的完整路径。
结果表明，持续的摩擦力如同精密的“分子锻压”，驱动吸附的蛋白质分子发生一系列定向演变：其结构首先发生解折叠，随后肽链发生断裂，并进行脱氢、脱硫等反应。这一“摩擦诱导转化”过程，最终将原本的蛋白质重构为具有低粘附性和高模量的碳质结构。该结构能有效降低摩擦阻力，抑制有害的粘滑现象，从而发挥出卓越的润滑与保护功能。
基于此机制，未来研究人员可通过表面微纳织构设计或特定化学改性，主动引导和优化植入物在人体内形成高性能的摩擦保护膜，从而有望大幅提升人工关节的耐磨蚀性能，为数百万关节疾病患者带来更长久的健康保障。
（来源于中国科技期刊卓越行动计划入选期刊
Friction，2025，13（12）：9441073）
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