生物润滑现象广泛存在于关节软骨、眼睛及黏膜等生命体系中，是维持组织长期稳定运行和降低界面损伤的关键基础。随着人口老龄化加剧、高端医疗器械发展以及组织修复需求增长，发展兼具低摩擦、长效稳定和生物活性的生物润滑材料已成为国际前沿研究热点。围绕生物润滑界面的分子设计、分子构象及功能调控等核心科学问题，深入揭示润滑分子、界面水化层与生物组织之间的相互作用规律，对于发展新型生物润滑理论、推动高端生物医用材料创新及生命健康产业发展具有重要意义。

近期，中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料全国重点实验室李斌研究员及课题组成员在生物润滑材料研究方面取得系列进展。

    1.仿生刷状聚合物界面构筑与功能化

围绕仿生刷型界面的精准构建与性能调控，团队从合成方法学、功能定制到应用开展了系统研究。在基础层面，发展了多种高效、温和的表面引发聚合新策略，实现了聚合物刷在无机、有机及生物大分子表面的精准接枝与结构调控。在功能层面，将研究从单一的润滑与抗黏附拓展黏附–润滑一体化、抗污抗菌及生物活性界面等方向。在应用层面，积极向生物润滑、组织/关节修复、细胞递送界面等交叉领域延伸，构建了以聚合物刷为平台的界面材料体系，为新型生物润滑材料和智能表界面技术的发展提供了新思路。

2. 生物界面湿黏附与润滑材料

近年来，生物制造与蛋白基材料领域的研究重点正从“材料构建”迈向“功能调控”。团队进一步将研究视野从合成高分子拓展至天然蛋白基材料，聚焦蛋白构象演化与湿态界面黏附行为。探索了蛋白水凝胶与仿生界面湿黏附材料的设计与调控机制。构建了纤维蛋白‑葡聚糖复合水凝胶体系，实现了可编程力学性能、动态湿黏附及抗炎功能。开发了聚四氢嘧啶基湿黏附抗菌水凝胶，解决了复杂生理环境下的湿态黏附不足与感染反复问题。在机制研究上，引入了激光光学镊子等单分子力学与荧光技术，从分子尺度解析蛋白构象变化对界面黏附、摩擦与润滑性能的影响，建立了蛋白构象、界面作用与宏观润滑性能的关联模型。该研究有望从分子尺度原创性探究生物润滑起源，推动生物润滑理论体系发展。

 3. 生化反应网络储备池计算与生物润滑动态感知

生物润滑体系依赖于润滑素、糖蛋白、透明质酸、磷脂等分子在动态网络中的协同作用，其动态行为受化学环境、机械载荷及组织微结构等多因素耦合及非线性调控。针对这一复杂系统（“黑匣子”）的动态解析与感知需求，团队构建了基于酶反应网络的储备池计算平台。通过将葡萄糖氧化酶模块与蛋白酶‑肽反应网络耦合，实现了对葡萄糖浓度及时间变化（脉冲频率、振幅）的非线性识别与分类。该体系具备时间响应与模式分离能力，可感知动态生理信号，有望为生物润滑状态监测、界面行为预测及智能润滑材料设计提供全新的计算框架。基于上述研究，团队正在开发兼具润滑、抗菌、抗炎及治疗功能一体化的仿生蛋白材料，并探索结合储备池计算实现自适应润滑界面的可能性，为人工关节、软骨修复及骨关节炎治疗提供智能化新思路。

与化学合成润滑材料相比，生物制造以细胞、酶和生物大分子为核心生产单元，通过生物工程化设计与调控实现高性能材的绿色制造。通过后修饰材料功能化定制，有望突破复杂功能材料制备瓶颈，实现润滑、黏附与修复的协同功能定制，推动生物润滑、先进材料、医疗健康等领域创新发展。

上述研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院以及甘肃省政府的支持。

相关研究成果发表在：Angew. Chem. Int. Ed.（2026, e22127）、Adv. Sci.（2026, e75324）、Adv. Funct. Mater.（2026, e28549） 、Nano Lett.（2026, 26(10), 3309–3322）、Chem. Sci.（2026, 17, 2528–2534）(HOT Article, Outside Front Cover)、Adv. Funct. Mater.（2026, e76049）、Biomacromolecules（2026, 27(4), 2711–2722）、Adv. Funct. Mater.（2025, 35, 2423356）、Small Methods（2025, 9, 2500338）（Highlighted by Wiley MaterialsViews China, Inside Front Cover）、Prog. Polym. Sci.（2024, 157, 101888）、Nano Res.（2024, 17, 6443–6474）、Angew. Chem. Int. Ed.（2023, 62, e202219312）(Highly Cited Paper, Top Viewed Article)、Mater. Today Bio（2022, 15, 100323）等学术期刊上。