Тонкий, скользкий слой хрящевой ткани между костями в коленном суставе-это магические вещи: достаточно сильный, чтобы выдержать вес человека, но достаточно мягкой и эластичной для смягчения суставов от ударов, с течением десятилетий повторного использования. Это сочетание мягких, но сильных было трудно воспроизвести в лаборатории. Но теперь, исследователи Университета Дьюка говорят, что они создали экспериментальный гель, что первый матч прочности и долговечности реальная вещь.
Этот материал может выглядеть как дальний родственник желе-что это-но это невероятно сильная. Это на 60% из воды, но одну четверть размера диск может выдержать вес в 100-килограммовой гири, не рвет или теряет свою форму.
Его разработчики говорят, что это первый гидрогель — материалы водопоглощающих полимеров, который способен выдерживать дергать и тяжелые грузы а так же человека, хрящ, без износу с течением времени.
Возглавляемая герцогом химии и материалов ученые Бен Вайли и Кен желчи, исследование может в один прекрасный день предложить людям с проблемами коленного сустава замена поврежденного хряща, и альтернативы 600,000 замена операции коленного сустава проводится в США каждый год.
Гладкой эластичной ткани, которая покрывает концы костей и позволяет им скользить плавно по отношению друг другу, хрящ помогает поглощать огромное количество силы с каждым шагом, как правило между два и три раза свой вес тела.
Однако, хряща также имеет ограниченную способность исцелять и восстанавливать себя. После того, как одевается по возрасту, перегрузок или травм трудно лечить, сказал Галл, профессор машиностроения и материаловедения в Университете Дьюка.
Для пациентов, которые хотят избежать или отсрочить эндопротезирование коленного сустава, которые могут только последние 20 лет, искусственный хрящ может помочь. Гидрогели были изучены для использования в качестве замены хрящевой ткани с 1970-х годов и используются в мягких контактных линз и одноразовые подгузники. Исследователей привлекают эти материалы из-за их скользкой, амортизирующие свойства, а потому что они не повредить соседние клетки. Но до сих пор они оказались слишком слабы, чтобы быть использованы в несущих суставов, таких как колено.
Команда герцога, чтобы изменить это. «Мы решили сделать первый гидрогель, который имеет механические свойства хряща», — сказал Уайли, профессор химии в Университете Дьюка.
Новый гидрогель состоит из двух переплетенных полимерных сеток: один изготовлен из эластичной спагетти-как жилы и другие, более жесткие и basketlike, с отрицательными зарядами вдоль их длины. Это впечатление усиливается с третьего ингредиента, сетки из волокон целлюлозы.
Когда геля растягивается, волокна целлюлозы сопротивляться потянуть и помочь держать материал вместе. И когда он сжал, отрицательные заряды вдоль жесткой полимерной цепи отталкиваются друг от друга и палки в воду, помогая ему вернуться к своей первоначальной форме.
«Только сочетание всех трех компонентов одновременно и гибкий и жесткий, и поэтому сильная», — сказал соавтор Feichen Ян, который заработал химии кандидат в лаборатории Уайли.
Когда исследователи сравнили полученный материал в других гидрогелей, их был только один, который был так силен, как хрящ под хлюпающие и растяжения.
В одном эксперименте, группа ученых подвергается его до 100 000 циклов повторения потянуть, а материал держится точно также, как и пористого титана используется для создания костных имплантатов», которые превысили наши ожидания», — сказал соавтор Уильям Koshut, аспирант в желчном лаборатории.
Они также втирают новый материал от природных хряща в миллион раз. Они обнаружили, что его гладкая, скользкая самосмазывающиеся поверхности, как износоустойчивый, как реальная вещь, и в четыре раза более износостойким, чем синтетические хрящевых имплантатов в настоящее время FDA одобрены для использования на больших пальцах ног.
Перемещение материала из лаборатории в клинику потребуется еще как минимум три года, — сказал Уайли. Первоначальные тесты на безопасность предлагаю материал нетоксическ, чтобы выращенные в лаборатории клетки. Следующим шагом является разработка имплантата, что они могут проверить в овец.
Но команда говорит, что в конечном счете исследование может предложить новые возможности для людей с болью в колене, и вернуть их, чтобы делать вещи, которые они любят без длительного восстановления и ограниченный срок службы, связанный с восстановлением хрящевой ткани и замена коленного сустава.
Эта работа была поддержана Спарта биомедицинских, Павел Михайлович грубое общение, а Маркус общение Гоббса, и общие материалы, инструментарий комплекса на герцога.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!