از آزمایشگاه اولین غضروف-تقلید از این ژل را به اندازه کافی قوی برای زانو

DURHAM, N. C. -- نازک لغزنده لایه ای از غضروف بین استخوان زانو جادویی است مسائل: به اندازه کافی قوی برای مقاومت در برابر وزن فرد اما نرم و انعطاف پذیر به اندازه کافی برای کوسن مشترک در برابر ضربه و بیش از چند دهه از تکرار استفاده کنید. که ترکیبی از نرم و در عین حال قوی شده است سخت به تکثیر در آزمایشگاه است. اما اکنون محققان دانشگاه دوک می گویند که آنها ایجاد کرده اید تجربی ژل است که برای مطابقت با قدرت و دوام از چیزی که واقعی است.

این مواد ممکن است مانند یک پسر عموی دور از Jell-O -- که در آن است -- اما آن را فوق العاده قوی. این 60%, آب, اما تنها یک چهارم اندازه دیسک می تواند تحمل وزن 100 پوند kettlebell بدون پاره شدن و یا از دست دادن شکل آن است.

آن توسعه دهندگان می گویند این اولین hydrogel -- مواد ساخته شده از آب جذب پلیمر -- قادر به تحمل عمل کشیدن و بارهای سنگین و همچنین انسانی غضروف بدون پوشیدن در طول زمان.

به رهبری دوک شیمی و مواد دانشمندان بن Wiley و کن صفرا پژوهش می تواند یک روز را مردم با مشکلات زانو جایگزینی برای آسیب دیده غضروف و یک جایگزین برای 600,000 جایگزینی زانو عمل جراحی انجام شده در آمریکا در هر سال.

صاف بافت لاستیک مانند را پوشش می دهد که انتهای استخوان ها را قادر می سازد آنها را به سرش هموار در برابر یکدیگر و غضروف کمک می کند تا جذب مقدار زیادی از نیروی با هر مرحله-به طور معمول بین دو تا سه برابر وزن بدن خود را.

اما غضروف همچنین توانایی محدودی برای التیام و ترمیم خود را. یک بار پوشیده شده توسط سن استفاده بیش از حد و یا تروما آن را دشوار است به درمان گفت: صفرا استاد مهندسی مکانیک و علم مواد در دانشگاه دوک.

برای بیمارانی که می خواهند برای جلوگیری یا به تعویق انداختن یک جایگزینی زانو که ممکن است تنها 20 سال اخیر مصنوعی غضروف کمک می کند. هیدروژل کشف شده اند برای استفاده به عنوان یک جایگزین غضروف از 1970s و در تماس با لنز نرم و پوشک یکبار مصرف. محققان در حال جذب این مواد به دلیل لغزنده فنر خواص و چون آنها نمی آسیب نزدیکی سلول. اما تا به حال آنها اثبات شده بیش از حد ضعیف برای استفاده در تحمل بار مفاصل مثل زانو ،

دوک تیم مجموعه ای از تغییر آن است. "ما مجموعه ای را به ایجاد اولین hydrogel که دارای خواص مکانیکی غضروف" گفت: Wiley, یک استاد شیمی در دانشگاه دوک.

جدید hydrogel متشکل از دو در هم تنیده پلیمر شبکه: ساخته شده از چسبناک اسپاگتی-مانند رشته های دیگر سخت تر و basketlike با بار منفی در امتداد طول آنها. این تقویت شده با یک سوم مواد تشکیل دهنده یک meshwork از الیاف سلولزی.

هنگامی که این ژل کشیده سلولز الیاف مقاومت در برابر کشیدن و کمک به نگه داشتن مواد با هم. و هنگامی که آن را فشار منفی در طول سفت و سخت زنجیر پلیمر یکدیگر را دفع و چوب به آب کمک آن بهار به شکل اصلی آن است.

"تنها این ترکیبی از هر سه مولفه است که هر دو انعطاف پذیر و سفت و بنابراین قوی" گفت: همکاری نویسنده Feichen یانگ که به دست آورده شیمی دکترا در Wiley آزمایشگاه.

زمانی که محققان مقایسه شده و در نتیجه مواد به دیگر هیدروژل ایشان تنها کسی بود که به عنوان قوی به عنوان غضروف تحت هر دو متخصص ماموگرافی و کشش.

در یک آزمایش این تیم قرار گرفته آن را به 100,000 چرخه تکرار کشیدن و مواد برگزار می شود فقط به عنوان به خوبی به عنوان متخلخل تیتانیوم استفاده می شود برای استخوان ایمپلنت "که بیش از انتظارات اولیه ما" گفت: همکاری نویسنده ویلیام Koshut یک دانشجوی دکترا در صفرا آزمایشگاه.

آنها همچنین مالیده و مواد جدید در برابر طبیعی غضروف یک میلیون بار. آنها دریافتند که آن صاف و لغزنده شونده سطح به عنوان مقاوم در برابر سایش به عنوان چیزی واقعی و چهار برابر بیشتر مقاوم در برابر سایش از غضروف مصنوعی ایمپلنت در حال حاضر FDA تایید شده برای استفاده در پا است.

حرکت مواد از آزمایشگاه به درمانگاه را به مدت سه سال دیگر حداقل Wiley گفت. ایمنی اولیه آزمون نشان می دهد مواد غیر سمی است به آزمایشگاه رشد سلول ها است. گام بعدی این است که برای طراحی یک ایمپلنت که آنها می توانند در آزمون گوسفند.

اما این تیم می گوید: در نهایت این تحقیقات می تواند در ارائه گزینه های جدید برای افراد مبتلا به درد زانو و آنها را به انجام چیزهایی را که دوست دارم بدون طولانی زمان بهبودی و طول عمر محدود همراه با غضروف تعمیر و یا جایگزینی زانو عمل جراحی است.

###

این کار پشتیبانی شده توسط Sparta پزشکی Paul M. ناخالص یاران مارکوس هابز یاران و مشترک مواد و ابزار دقیق مرکز در دانشگاه دوک.

استناد: "مصنوعی Hydrogel کامپوزیت با رفتار مکانیکی و دوام غضروف" Feichen یانگ Jiacheng Zhao, William J. Koshut جان وات جاناتان Riboh کن صفرا بنیامین J. Wiley. Advanced Functional Materials, 26 ژوئن 2020. DOI: 10.1002/adfm.202003451

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.