Gel asemănător cartilajului suficient de puternic pentru genunchii artificiali

cartilajul uman este un material complex-suficient de puternic pentru a lua multă greutate, dar și suficient de flexibil pentru a amortiza impactul asupra articulațiilor și pentru a se întinde și răsuci în direcții diferite.

această complexitate este motivul pentru care cercetătorii au fost provocați să găsească o alternativă artificială viabilă la cartilaj într-un laborator. Cu toate acestea, cercetătorii de la Universitatea Duke cred că s-au apropiat de un nou gel care se poate potrivi atât cu rezistența, cât și cu durabilitatea materialului uman.

materialul pe care echipa Duke l—a dezvoltat este un hidrogel-un material compus din polimeri absorbanți de apă—care este similar cu cartilajul uman prin faptul că poate rezista la sarcini grele și răsuciri fără uzură semnificativă în timp, a declarat Ben Wiley, profesor Duke și om de știință în materie de materiale care a co-condus lucrarea cu colegul profesor Ken Gall.

„ne-am propus să facem primul hidrogel care are proprietățile mecanice ale cartilajului”, a spus Wiley despre obiectivele echipei pentru proiectul lor.

în timp ce cartilajul este într—adevăr dur, anii de uzură—în special de către sportivi sau cei care se angajează într-o mulțime de sporturi-sunt dificil de reparat. Cercetătorii își imaginează că gelul poate fi folosit pentru a înlocui cartilajul deteriorat la persoanele care au nevoie să înlocuiască cartilajul în jurul articulațiilor, cum ar fi genunchii—sau întreaga articulație în sine—dar care doresc să amâne o intervenție chirurgicală serioasă cât mai mult timp posibil.

noul hidrogel dezvoltat de cercetători este format din două rețele de polimeri interconectate. Unul este realizat din fire flexibile similare cu spaghetele, în timp ce celălalt este mai rigid; ambele au sarcini negative de-a lungul lungimii lor. Al treilea element al materialului este o plasă de fibre de celuloză care întăresc celelalte două materiale.

„doar această combinație a tuturor celor trei componente este atât flexibilă, cât și rigidă și, prin urmare, puternică”, a declarat Feichen Yang, unul dintre cercetătorii proiectului care a obținut un doctorat în chimie în laboratorul lui Wiley, într-o declarație de presă.

ca jeleul, dar mai puternic

capacitatea materialului de a lucra ca cartilajul se bazează pe două reacții cheie la presiune. Una este că atunci când gelul este întins, fibrele de celuloză rezistă la tragere și ajută la menținerea materialului împreună.

alternativ, atunci când hidrogelul este stors, sarcinile negative de-a lungul lanțurilor rigide de polimer se resping reciproc și se lipesc de apă. Această reacție ajută materialul să revină la forma sa originală.

în aparență, materialul nu pare diferit de Jell-O, deși desertul popular nu are nimic pe hidrogel în ceea ce privește rezistența. Chiar dacă gelul este de 60% apă, un disc de dimensiunea unui sfert poate suporta aproximativ 100 de kilograme de greutate fără a se rupe sau a-și pierde forma.

echipa a publicat o lucrare despre activitatea sa în revista Advanced Functional Materials.

cercetătorii s-au angajat în diferite teste pentru a dovedi performanța materialului. Într-unul, cercetătorii au supus-o la 100.000 de cicluri de tragere repetată, cu rezultate surprinzătoare, au spus ei. Materialul a fost la fel de durabil ca titanul poros folosit pentru implanturile osoase.

într-un alt experiment, echipa a frecat noul material împotriva cartilajului natural de un milion de ori. Rezultatele au arătat că suprafața hidrogelului este la fel de rezistentă la uzură ca cea reală și de patru ori mai rezistentă la uzură decât implanturile cartilaginoase sintetice aprobate în prezent de FDA pentru a fi utilizate în degetul mare.

deși vor mai trece cel puțin încă trei ani până când testele de laborator vor putea trece la studiile clinice, cercetătorii intenționează să continue să dezvolte Materialul. Următorul lor pas va fi crearea unui implant pe care îl pot testa la oi.

Elizabeth Montalbano este o scriitoare independentă care a scris despre tehnologie și cultură de mai bine de 20 de ani. A trăit și a lucrat ca jurnalist profesionist în Phoenix, San Francisco și New York. În timpul liber, se bucură de surfing, călătorii, muzică, yoga și gătit. În prezent locuiește într-un sat de pe coasta de sud-vest a Portugaliei.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.