科研進(jìn)展
蘭州化物所表面減摩潤滑改性研究取得新進(jìn)展
人口老齡化對高端醫(yī)療器械提出了迫切需求。表面減摩潤滑改性是降低器械與組織表面摩擦力、緩解病人痛苦、提高手術(shù)操作精準(zhǔn)度的關(guān)鍵手段。表面修飾水凝膠涂層可有效提高醫(yī)療器械表面的潤滑性能，成為該領(lǐng)域的研究前沿和產(chǎn)業(yè)關(guān)注點(diǎn)。然而，現(xiàn)有水凝膠涂層技術(shù)普適性較差，特別是如何在長窄徑/非透明導(dǎo)管器械內(nèi)表面可控修飾水凝膠潤滑涂層已成為該領(lǐng)域關(guān)鍵科學(xué)難點(diǎn)與技術(shù)挑戰(zhàn)?！?/p>
近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料表面與界面研究團(tuán)隊(duì)，以富含多巴胺的黏附膠為鍵合-引發(fā)層，利用兒茶酚普適的黏附性、金屬離子配位能力以及自身的氧化還原活性，提出了一種無需紫外光輔助的界面連續(xù)氧化還原聚合-潤滑改性新技術(shù)（圖1）。該技術(shù)解決了課題組前期報(bào)道的SCIRP（ Advanced Materials, 2018, 30(50): 1803371）和UV-SCIRP方法（Advanced Materials, 2022, 34(11): 2108889、Matter, 2022, 5(2): 634）的工程局限性（本體催化劑摻雜和UV輻照），突破了醫(yī)療器械導(dǎo)管內(nèi)腔道潤滑改性的關(guān)鍵科學(xué)難點(diǎn)。
圖1. 表面潤滑改性技術(shù)-界面科學(xué)原理
圖2. 親水潤滑涂層的界面原位生長過程
得益于兒茶酚對鐵離子優(yōu)異的配位能力，整個(gè)反應(yīng)場所被限制在固液界面附近，抑制了自由基聚合熱擴(kuò)散效應(yīng)，避免了本體溶液的聚合，可實(shí)現(xiàn)寬溫域低能量潤滑改性（反應(yīng)溫度可突破-2℃）。首次捕獲到了水凝膠涂層的原位可控生長過程（圖2）。該技術(shù)能在復(fù)雜形狀的多型號醫(yī)療器械上生長均勻的水凝膠潤滑涂層，特別是能在不透明長窄徑器械管道（1.2 m）的內(nèi)表面生長潤滑涂層。水凝膠潤滑涂層與基材界面結(jié)合良好，能顯著降低基材和器械的表面摩擦系數(shù)（圖3）。
圖3.多型號醫(yī)療器械表面潤滑改性應(yīng)用驗(yàn)證
該潤滑改性新技術(shù)有望在醫(yī)療器械和表面工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，該技術(shù)已獲中國發(fā)明專利授權(quán)，正積極推進(jìn)應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition（https://doi.org/10.1002/anie.202209741）上，中科院大學(xué)張?jiān)评撞┦可鸀檎撐牡谝蛔髡撸樗┘t副研究員和周峰研究員為通訊作者。
