Influence of Block Length on Articular Cartilage Lubrication with a Diblock Bottle-Brush Copolymer

材料科学 软骨 润滑 共聚物 复合材料 边界润滑 背景(考古学) 聚合物 摩擦学 化学工程 解剖 医学 古生物学 生物 工程类
作者
Zhexun Sun,Lawrence J. Bonassar,David Putnam
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (1): 330-337 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acsami.9b18933
摘要

We report how the tribological properties of a class of diblock copolymers with architecture and function inspired by the lubricating glycoprotein lubricin correlate to chemical composition. This class of diblock copolymers, consisting of a cationic cartilage-binding block and a brush-lubricating block, demonstrates that boundary lubrication of articular cartilage more strongly depends on the cartilage-binding block than the lubrication block. Specifically, the cartilage-binding functional groups (tertiary or quaternary amines) and cartilage-binding block length significantly influence the degree of lubrication under boundary mode experimental conditions. An optimal number (∼24 in this case) of cartilage-binding groups led to the lowest coefficient of friction, and an increase or decrease in the number of cations in the binding block led to partial (>24, and between 12 and 24) or complete (=12) loss of lubricating ability. The length of the lubricating block (DP = 200 or 400) chosen in this study had no effect on the degree of lubrication. These results are put into context in terms of binding affinity to the cartilage and the spatial packing density of the polymer on the cartilage surface and can serve as a useful guide for future designs of synthetic lubricants that rival the efficacy of natural lubricants.
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