Cartilajul este țesutul fibros moale din jurul articulației. Cartilajul acoperă ambele capete ale articulației, cum ar fi genunchiul uman, astfel încât să se poată deplasa fără probleme între ele fără a purta țesutul osos de dedesubt. Cartilajul oferă protecție împotriva încărcăturii compresive de mers, alergare sau ridicare.
Acum, într-o lucrare publicată în Wall Street Journal, cercetătorii de la Universitatea Leeds și Imperial College din Londra au anunțat că au reprodus proprietățile cartilajului într-un material sintetic autolubrifiant care necesită doar injecție ocazională de apă.
Chen Gen:&artificial;&cartilaj, un nou material portant care imită natura
De fapt, proprietățile portante speciale ale cartilajului i-au determinat pe oamenii de știință să încerce să creeze un material sintetic cu proprietăți de cartilaj de mai mulți ani. Dar până acum, rezultatele lor au fost mixte. În primele încercări de a dezvolta sisteme de cartilaj artificial, cercetătorii au avut tendința să se concentreze asupra utilizării hidrogelurilor. Hidrogelurile, ca material absorbant de apă, pot reduce frecarea foarte bine, dar au performanțe slabe sub presiune.
Mai exact, materialele din trecut sunt matricea poroasă compusă din fibră de colagen, proteină proteoglicană și fibră de elastină. Matricea absoarbe un fluid vâscos numit lichid sinovial, care este produs în articulații. Pe măsură ce articulațiile se mișcă, suprafețele interconectate ale cartilajului eliberează treptat fluidul pentru a asigura lubrifierea. O problemă este că, după comprimarea hidrogelului, este nevoie de timp pentru a recupera forma normală.
Acum, sub conducerea dr. SIAVASH soltanahmadi de la Universitatea Leeds, oamenii de știință de la instituție și de la Imperial College London au adoptat o abordare diferită. Încă mai folosesc un hidrogel care poate absorbi și elibera lubrifianți, dar acest gel este conținut într-o matrice poroasă de sprijin numită poli doi metilsiloxan (PDMS).
Când materialul hidrogel / polimer este supus unei forțe de compresie, polimerul poate face ca gelul lubrifiant să reziste de 14 până la 19 ori rezistența sa. De fapt, modulul elastic al materialului este apropiat de cel al cartilajului natural.
Cercetătorii consideră că abilitatea de a utiliza apa ca lubrifiant eficient are o gamă largă de aplicații în domenii precum producția de energie și echipamentele medicale. Cu toate acestea, acest lucru necesită de obicei o abordare diferită de sistemele de inginerie convenționale care utilizează de obicei lubrifianți pe bază de ulei și acoperiri de suprafață dure. Acest proiect îi ajută să înțeleagă mai bine aceste cerințe și să dezvolte noi instrumente pentru a le îndeplini.
În viitor, noile materiale pe bază de cartilaj pot provoca multe sisteme tradiționale de inginerie pentru lubrifiere cu ulei. Cercetarea a fost publicată în revista Applied Polymer materials.
