Chrupavky-jako Gel Dostatečně Silný pro Umělé Kolena

Lidské chrupavky je komplexní materiál—dost silný, aby se na hodně na váze, ale také dostatečně flexibilní, aby zmírnit dopad na klouby a protáhnout a kroucení v různých směrech.

tato složitost je důvod, proč vědci byli vyzváni, aby našli životaschopnou umělou alternativu k chrupavce v laboratoři. Vědci z Duke University si však myslí, že se přiblížili novému gelu, který může odpovídat síle i trvanlivosti lidského materiálu.

materiál, který Vévoda tým vyvinul, je hydrogel—materiál složený z vodu-absorbující polymery—to je podobný lidské chrupavky v tom, že to může vydržet těžkých břemen a zvraty bez výrazného opotřebení v průběhu času, řekl Ben Wiley, Vévoda profesor a materiály vědec, který spolu-vedl práci s kolegy profesor Ken Žlučníku.

“ rozhodli jsme se vyrobit první hydrogel, který má mechanické vlastnosti chrupavky,“ řekl Wiley o cílech týmu pro svůj projekt.

zatímco chrupavka je skutečně tvrdá, roky opotřebení-zejména sportovci nebo ti, kteří se zabývají mnoha sporty—je obtížné opravit. Vědci představte si, že gel může být použit k nahradit poškozené chrupavky u lidí, kteří potřebují nahradit chrupavku kolem kloubů jako jsou kolena—nebo celý společný sám—ale, kteří chtějí odložit vážnou operaci tak dlouho, jak je to možné.

nové hydrogelové vědci vyvinuli se skládá ze dvou propletených polymerních sítí. Jeden je vyroben z pružných pramenů podobných špagetám, zatímco druhý je tužší; oba mají záporné náboje po celé délce. Třetím prvkem materiálu je síťovina z celulózových vláken, která zpevňují další dva materiály.

„Pouze tato kombinace všech tří složek, je flexibilní a tuhý, a proto silný,“ řekl Feichen Yang, jeden z výzkumníků na projektu, který získal Ph.d. v oboru chemie v Wiley ‚ s lab, v tiskovém prohlášení.

jako želé, ale silnější

schopnost materiálu pracovat jako chrupavka je založena na dvou klíčových reakcích na tlak. Jedním z nich je, že když je gel natažen, celulózová vlákna odolávají tahání a pomáhají udržovat materiál pohromadě.

Alternativně, když hydrogel je vymačkané, záporné náboje podél tuhých polymerních řetězců se navzájem odpuzují a držet vodu. Tato reakce pomáhá materiálu vrátit se do původního tvaru.

ve vzhledu materiál nevypadá odlišně od želé, Ačkoli populární dezert nemá na hydrogelu nic z hlediska síly. I když je gel 60 procent vody, disk o velikosti čtvrtiny zvládne asi 100 liber hmotnosti bez roztržení nebo ztráty tvaru.

tým publikoval článek o své práci v časopise Advanced Functional Materials.

výzkumníci zapojeni do různých testů prokazujících výkon materiálu. V jednom to vědci podrobili 100 000 cyklům opakovaného tahání, s překvapivými výsledky, řekli. Materiál byl stejně odolný jako porézní Titan používaný pro kostní implantáty.

v dalším experimentu tým třel nový materiál proti přirozené chrupavce milionkrát. Výsledky ukázaly, že povrch hydrogelu je stejně odolný proti opotřebení jako skutečná věc a čtyřikrát odolnější proti opotřebení než syntetické implantáty chrupavky, které jsou v současné době schváleny FDA pro použití ve špičce.

přestože bude trvat nejméně další tři roky, než se laboratorní testy mohou přesunout do klinických studií, vědci plánují pokračovat ve vývoji materiálu. Jejich dalším krokem bude vytvoření implantátu, který mohou testovat u ovcí.

Elizabeth Montalbano je spisovatelka na volné noze, která píše o technologii a kultuře více než 20 let. Žila a pracovala jako profesionální novinářka ve Phoenixu, San Francisco, A New York City. Ve svém volném čase, ráda surfuje, cestování, hudba, jóga, a vaření. V současné době žije ve vesnici na jihozápadním pobřeží Portugalska.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.