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  先進(jìn)的表面工程技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了可媲美天然潤滑系統(tǒng)的仿生潤滑表面設(shè)計制備，極大地推動了植入式醫(yī)療器件如人工心臟泵、人造關(guān)節(jié)軟骨等在生物醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。植入人體后，這些器件需要在長達(dá)十幾年甚至幾十年的工作周期中保持高密度長壽命的工作特性，以維系人體生命健康和正常機(jī)能運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，在相對運(yùn)動的過程中，器件中的摩擦副部分會不可避免地發(fā)生摩擦磨損，一旦摩擦副表面發(fā)生損壞，它們的潤滑性通常會不可逆地下降，造成器件功能失效。究其原因在于，從表面剝離的潤滑涂層材料往往：1）由于不可逆的鍵斷裂無法重新粘結(jié)到原始基面上；2）通過非特異性相互作用橋接黏附兩個摩擦表面。常規(guī)的應(yīng)對措施主要集中于通過在涂層材料中引入強(qiáng)黏附基團(tuán)如鄰苯二酚，來增強(qiáng)潤滑涂層對表面的黏附力，提高摩擦副表面的耐磨性。這種手段雖然可以一定程度上延長器件的工作壽命，卻無法從根本上解決摩擦副因磨損而導(dǎo)致潤滑失效的問題。

  點(diǎn)擊化學(xué)中，動態(tài)共價鍵以其可逆性和選擇性為突出特點(diǎn)，在各個領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。然而，迄今為止，關(guān)于如何巧妙運(yùn)用動態(tài)鍵的納米力學(xué)特性來賦予潤滑表面定向自修復(fù)能力的研究非常有限，在作者看來，這可能是從本質(zhì)上解決摩擦副表面因磨損而導(dǎo)致潤滑性能不可逆轉(zhuǎn)降低的有效途徑和關(guān)鍵。通過這一方法來實(shí)現(xiàn)表面的持久潤滑性，才能真正促成植入式醫(yī)療器件表面潤滑涂層技術(shù)向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。基于此，作者報道了第一個通過配對點(diǎn)擊化學(xué)實(shí)現(xiàn)定向自修復(fù)的超潤滑系統(tǒng)。通過操縱兩類動態(tài)共價鍵(即硼酯鍵和席夫堿鍵)，兩種末端修飾的F127潤滑膠束選擇性地結(jié)合到它們的配對表面，構(gòu)筑了摩擦副的兩個潤滑涂層。在無損情況下，憑借F127水化膠束刷裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈的空間排斥和陽離子介導(dǎo)的粘附消除，摩擦表面在生理高壓下可表現(xiàn)出超潤滑性 (~0.002)。當(dāng)磨損發(fā)生，潤滑膠束與其配對表面間的動態(tài)鍵優(yōu)先解離以耗散能量，然后重新定向結(jié)合到配對表面，在實(shí)現(xiàn)涂層修復(fù)的同時可有效避免兩表面間的橋接黏附，即使在重復(fù)損傷后也能恢復(fù)超潤滑性能。這項工作為保障醫(yī)用植入器件在長期服役過程中摩擦副部分潤滑性能的耐久性需求提供了一種有效的方法，對自修復(fù)功能性表面設(shè)計開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

【定向自修復(fù)潤滑涂層制備】

圖1 F127-B和F127-CHO膠束錨定的潤滑表面制備。

【潤滑涂層表面形貌和界面力學(xué)表征】

圖2定向自修復(fù)潤滑涂層結(jié)構(gòu)表征與界面力學(xué)性能測試

【潤滑涂層摩擦性能測試】

圖3不同載荷與不同速度下摩擦力變化

【潤滑涂層自修復(fù)行為機(jī)理研究】

圖4潤滑涂層自修復(fù)能力表征和內(nèi)在驅(qū)動力機(jī)理驗(yàn)證

【潤滑涂層原位自修復(fù)后潤性能評估】

圖5潤滑涂層反復(fù)原位損傷-修復(fù)后潤性能測試

  小結(jié)：本文基于動態(tài)共價鍵引導(dǎo)的表面識別策略，將F127-B和F127-CHO潤滑膠束選擇性結(jié)合到配對表面，開發(fā)了一種具有定向自修復(fù)性的新型水化超潤滑系統(tǒng)。這種摩擦副在生理高壓下表現(xiàn)出優(yōu)異的潤滑性。而在發(fā)生磨損時，連接潤滑膠束與相應(yīng)表面的動態(tài)共價鍵優(yōu)先解離以耗散能量，但仍能動態(tài)重建，從而實(shí)現(xiàn)在重復(fù)損傷情況下對兩個潤滑表面的原位定向修復(fù)，避免表面橋接，恢復(fù)摩擦副高潤滑性。該工作為開發(fā)具有定向自修復(fù)潤滑表面提供了設(shè)計思路，對解決傳統(tǒng)潤滑表面因磨損而導(dǎo)致的潤滑性下降具有一定的啟示。