تولید هیدروژلی قوی تر و بادوام تر از غضروف
محققان دانشگاه دوك یك هیدروژل جدید ساخته اند كه قوی تر و بادوام تر از نمونه واقعی است كه می تواند باعث ماندگاری بیشتر ایمپلنت های زانو شود.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، درد مفاصل به دلیل تمایل به فرسودگی غضروف، یكی از بیماری های شایع پیری است. غضروف طبیعی نقش مهمی در محافظت از مفاصل ایفا می كند، اما متأسفانه پس از آسیب ناشی از افزایش سن یا ضربه، خود را به خوبی بازسازی نمی كند.

گزینه های درمانی كنونی معمولاً محدود به دارو های ضد درد، فیزیوتراپی، یا اگر همه چیز بیش از حد پیشرفت كند، بازسازی كامل زانو است. اما اگر كار جدید تیم دوك به پایان برسد، ممكن است به زودی گزینه بهتری در دسترس باشد.

هیدروژل های نرم و انعطاف پذیر به عنوان مواد جایگزین غضروف بالقوه مورد بررسی قرار گرفته اند، اما بیشتر آن ها ضعیف تر از آن بوده اند، كه تحمل وزن زیاد را داشته باشند. در سال 2020، تیم دوك یك هیدروژل ساخت كه دارای خواصی بود كه به خوبی غضروف طبیعی بود و اكنون نسخه ای را توسعه داده اند كه از حالت واقعی فراتر رفته است.

هیدروژل جدید از الیاف سلولزی تشكیل شده است كه مواد را در حین كشش قوی می كند و حاوی پلی وینیل الكل است كه به آن كمك می كند به شكل اولیه خود بازگردد.

این تیم روش تولید خود را نیز بهینه سازی كردند. به جای انجماد و ذوب آن، مانند اكثر هیدروژل ها، آن را مانند شیشه بازپخت كردند كه باعث تشكیل كریستال بیشتر در شبكه پلیمری می شود. نتیجه نهایی یك هیدروژل با استحكام كششی (در مقابل كشش) 51 مگا پاسكال (MPa) و مقاومت فشاری (در مقابل فشار) 98 مگاپاسكال است.

تیم تحقیقاتی می گوید كه هیدروژل دارای 26 درصد استحكام كششی و 66 درصد مقاومت فشاری بالاتر از غضروف طبیعی است. همچنین پنج برابر استحكام كششی و دو برابر مقاومت فشاری دیگر هیدروژل های ساخته شده از انجماد و ذوب است. دانشگاه دوك در آزمایش های دیگر این تیم، از دستگاهی برای مالش غضروف مصنوعی خود بر روی غضروف طبیعی، تحت فشاری مشابه فشار روی زانو در هنگام راه رفتن، استفاده كردند.

همچنین ثابت شد كه نسخه مصنوعی سه برابر بیشتر از غضروف طبیعی در برابر سایش مقاوم است. هیدروژل ها از لحاظ تاریخی برای لنگر انداختن به استخوان در مفصل زانو دشوار بوده اند، بنابراین این تیم همچنین با یك دستگاه قابل كاشت برای رفع آن آزمایش كردند.

هیدروژل سیمان شده و به یك پایه تیتانیوم متصل می شود، سپس به سوراخی كه توسط غضروف آسیب دیده باقی مانده است، متصل می شود. این هیدروژل دارای استحكام برشی 2 مگاپاسكال است كه 68 درصد قوی تر از چسبیدن غضروف طبیعی به استخوان است.

ایمپلنت های ساخته شده از این ماده در حال حاضر روی گوسفند در حال آزمایش هستند و آزمایش های بالینی انسانی در آوریل 2023 دنبال می شود.

این تحقیق در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.