生物醫學植入物，如人工關節和軟組織假體，在其漫長的服役期內需要承受數百萬次的摩擦循環。由此產生的磨損碎屑和界面損傷可能引發炎癥，最終導致植入失敗。傳統植入材料（如超高分子量聚乙烯）質地堅硬，缺乏生物組織特有的分層結構，難以同時實現優異的潤滑性和承載能力，從而加劇了摩擦學失效的風險。水凝膠涂層雖能通過吸收水分在植入體-組織界面形成柔軟的彈性緩沖層，減輕損傷，但如何在一個毫米級厚度的涂層內，既維持高含水率以保證超低摩擦，又確保堅固的機械完整性以抵抗磨損，仍是領域內長期存在的核心挑戰。
近日，南京大學薛斌副教授、曹毅教授和王煒教授合作提出了一種分層“環形邊纖維”水凝膠涂層（PFHC），成功模仿天然軟骨的層次化結構，將潤滑表面層與堅韌的纖維增強核心層合二為一。該涂層實現了超低摩擦系數（約0.009）與高耐磨性（超過10萬次滑動循環）的完美結合，性能堪比天然軟骨。這一設計通過在不同結構層中解耦潤滑與承載功能，為制備可靠、長效的植入體界面提供了一種通用策略。相關論文以“Hierarchical picot-fiber hydrogel coating with ultralow friction and high wear resistance”為題，發表在Nature Communications上。
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