原文發(fā)表于 《科技導(dǎo)報(bào)》2026年第1期科技新聞-卓越亮點(diǎn)

摩擦“鍛造”人工關(guān)節(jié)的蛋白質(zhì)保護(hù)層

膝關(guān)節(jié)置換術(shù)（圖片來(lái)源：器械中國(guó)網(wǎng)）

人工關(guān)節(jié)植入物的長(zhǎng)期服役，始終面臨體內(nèi)磨損與腐蝕的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。金屬關(guān)節(jié)表面在服役中形成有效的富碳摩擦膜，能顯著提高固體潤(rùn)滑效果，減少腐蝕離子的產(chǎn)生，被認(rèn)為是人工關(guān)節(jié)植入體能夠長(zhǎng)期服役的重要條件。目前，科學(xué)界雖普遍認(rèn)同此膜層源于體內(nèi)蛋白質(zhì)的摩擦，但對(duì)其具體形成過(guò)程與機(jī)制一直缺乏清晰認(rèn)知。

針對(duì)這一難題，北京科技大學(xué)巖雨團(tuán)隊(duì)運(yùn)用原子力顯微鏡原位摩擦技術(shù)，對(duì)吸附于金屬關(guān)節(jié)材料表面的蛋白質(zhì)層施加精確可控的剪切應(yīng)力。通過(guò)調(diào)控接觸條件，并結(jié)合多維度分析技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)揭示了在單純剪切力驅(qū)動(dòng)下，蛋白質(zhì)分子如何一步步演變?yōu)楸Ｗo(hù)性碳質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整路徑。

結(jié)果表明，持續(xù)的摩擦力如同精密的“分子鍛壓”，驅(qū)動(dòng)吸附的蛋白質(zhì)分子發(fā)生一系列定向演變：其結(jié)構(gòu)首先發(fā)生解折疊，隨后肽鏈發(fā)生斷裂，并進(jìn)行脫氫、脫硫等反應(yīng)。這一“摩擦誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化”過(guò)程，最終將原本的蛋白質(zhì)重構(gòu)為具有低粘附性和高模量的碳質(zhì)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能有效降低摩擦阻力，抑制有害的粘滑現(xiàn)象，從而發(fā)揮出卓越的潤(rùn)滑與保護(hù)功能。

基于此機(jī)制，未來(lái)研究人員可通過(guò)表面微納織構(gòu)設(shè)計(jì)或特定化學(xué)改性，主動(dòng)引導(dǎo)和優(yōu)化植入物在人體內(nèi)形成高性能的摩擦保護(hù)膜，從而有望大幅提升人工關(guān)節(jié)的耐磨蝕性能，為數(shù)百萬(wàn)關(guān)節(jié)疾病患者帶來(lái)更長(zhǎng)久的健康保障。

（來(lái)源于中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊

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