Da cartilagem, como o Gel Forte o Suficiente para Joelhos Artificiais

Humanos cartilagem é um material complexo—forte o suficiente para ter um monte de peso, mas também flexíveis o suficiente para amortecer o impacto nas articulações e estiramento e torção em diferentes direções.Esta complexidade é a razão pela qual os pesquisadores foram desafiados a encontrar uma alternativa artificial viável à cartilagem em um laboratório. No entanto, pesquisadores da Universidade Duke pensam que eles se aproximaram com um novo gel que pode combinar tanto a força ea durabilidade do material humano.

O material que o Duque equipe desenvolveram um hidrogel, um material composto de absorção de água de polímeros—que é semelhante ao humano cartilagem que pode suportar cargas pesadas e voltas e mais voltas, sem desgaste significativo ao longo do tempo, disse Ben Wiley, um Duque, o professor e os materiais cientista que co-liderou o trabalho com o colega professor Ken Fel.”Nós nos propusemos a fazer o primeiro hidrogel que tem as propriedades mecânicas da cartilagem”, disse Wiley sobre os objetivos da equipe para seu projeto.Embora a cartilagem seja realmente dura, anos de desgaste-especialmente por atletas ou aqueles que praticam muitos esportes—é difícil de reparar. Os pesquisadores imaginam que o gel pode ser usado para substituir cartilagem danificada em pessoas que precisam substituir cartilagem em torno de articulações, tais como joelhos—ou toda a articulação em si—mas que querem adiar a cirurgia grave por tanto tempo quanto possível.

os novos investigadores de hidrogel desenvolvidos são compostos por duas redes de polímeros entrelaçadas. Um é feito de fios flexíveis semelhantes ao esparguete, enquanto o outro é mais rígido; ambos têm cargas negativas ao longo do seu comprimento. O terceiro elemento do material é uma malha de fibras de celulose que reforçam os outros dois materiais.

“Apenas esta combinação de todos os três componentes é flexível e rígida e, portanto, forte”, disse Feichen Yang, um dos pesquisadores sobre o projeto que ganhou um Ph. D. em química na Wiley laboratório, em um comunicado de imprensa.

como gelatina, mas mais forte

a capacidade do material para trabalhar como cartilagem é baseada em duas reações chave à pressão. Uma delas é que quando o gel é esticado, as fibras de celulose resistem a puxar e ajudar a manter o material junto.Alternativamente, quando o hidrogel é espremido, as cargas negativas ao longo das cadeias poliméricas rígidas repelem-se e colam-se à água. Esta reacção ajuda o material a voltar à sua forma original.

na aparência, o material não parece diferente de gelatina, embora a sobremesa popular não tenha nada sobre o hidrogel em termos de força. Mesmo que o gel é 60 por cento de água, um disco do tamanho de um quarto pode lidar com cerca de 100 libras de peso sem rasgar ou perder a sua forma.

a equipa publicou um artigo sobre o seu trabalho na revista Advanced Functional Materials.

investigadores envolvidos em vários testes para provar o desempenho do material. Em um, pesquisadores o submeteram a 100.000 ciclos de puxamento repetido, com resultados surpreendentes, disseram eles. O material era tão durável como o titânio poroso usado para implantes ósseos.Em outra experiência, a equipe esfregou o novo material contra a cartilagem natural um milhão de vezes. Resultados mostraram que a superfície do hidrogel é tão resistente ao desgaste como a coisa real e quatro vezes mais resistente ao desgaste do que implantes de cartilagem sintética atualmente aprovados pela FDA para ser usado no dedo grande.

embora seja pelo menos mais três anos antes dos testes laboratoriais poderem passar para os ensaios clínicos, os investigadores planeiam continuar a desenvolver o material. Seu próximo passo será criar um implante que eles podem testar em ovelhas.Elizabeth Montalbano é uma escritora freelance que tem escrito sobre tecnologia e cultura por mais de 20 anos. Ela viveu e trabalhou como jornalista profissional em Phoenix, São Francisco e Nova Iorque. Em seu tempo livre, ela gosta de surfar, viajar, música, yoga e cozinhar. Atualmente reside numa aldeia na costa sudoeste de Portugal.

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