Umelá kolenná chrupavka je silnejšia a odolnejšia ako tá ľudská

0

Bolesť kolena často pochádza z progresívneho opotrebovania chrupavky známeho ako osteoartritída, ktorá postihuje takmer 867 miliónov ľudí na celom svete. Pre tých, ktorí sa chcú vyhnúť výmene celého kolenného kĺbu, môže čoskoro existovať ďalšia možnosť, ktorá by mohla pomôcť pacientom postaviť sa rýchlo a bez bolesti na nohy.

V časopise Advanced Functional Materials tím pod vedením Duke University uviedol, že vytvoril prvú náhradu chrupavky na báze gélu, ktorá je ešte silnejšia a odolnejšia ako tá skutočná. Mechanické testovanie odhalilo, že hydrogél (materiál vyrobený z polymérov absorbujúcich vodu) znáša tlak a ťah lepšie ako prirodzená chrupavka a je trikrát odolnejší proti opotrebovaniu.

Implantáty vyrobené z materiálu v súčasnosti vyvíja spoločnosť Sparta Biomedical a testuje ich na ovciach. Vedci sa pripravujú na začatie klinických skúšok na ľuďoch budúci rok. Na výrobu tohto materiálu tím použil tenké listy celulózových vlákien a naplnil ich polymérom nazývaným polyvinylalkohol, viskóznou zmesou pozostávajúcou z reťazcov opakujúcich sa molekúl, na vytvorenie gélu. Vlákna celulózy sa správajú ako kolagénové vlákna v prirodzenej chrupavke - dodávajú gélu silu, keď sú natiahnuté.

Polyvinylalkohol pomáha vrátiť sa do pôvodného tvaru. Výsledkom je materiál obsahujúci 60 % vody, ktorý je pružný, ale prekvapivo pevný. Praktické využitie gélu ako náhrady chrupavky však predstavovalo ďalšie konštrukčné výzvy. Jednou z nich bolo dosiahnutie hornej hranice pevnosti chrupavky. Činnosti ako skákanie, výpady alebo stúpanie po schodoch vyvíjajú tlak asi 10 megapascalov na chrupavku v kolene.

No tkanivo môže zniesť až štyrikrát viac, kým sa poškodí. Doteraz sa výskumníci pokúšali vytvoriť silnejšie hydrogély používaním procesu zmrazovania a rozmrazovania na výrobu kryštálov v géle, ktoré vytláčajú vodu a pomáhajú držať polymérne reťazce pokope. V novej štúdii výskumníci namiesto toho použili tepelné spracovanie nazývané žíhanie, aby sa v polymérnej sieti vytvorilo ešte viac kryštálov.

Zvýšením obsahu kryštálov boli výskumníci schopní vyrobiť gél, ktorý dokáže vydržať päťkrát viac stresu z ťahania a takmer dvojnásobné stláčanie v porovnaní s metódami zmrazovania a rozmrazovania. Na uchytenie ku kosti výskumníci použili tmelenie a upnutie hydrogélu na titánový základ. Ten sa následne vtlačí a ukotví do otvoru, kde bola poškodená chrupavka. Testy ukazujú, že dizajn zostáva pripevnený na kosti o 68 % pevnejšie ako prirodzená chrupavka.

Zdroj: thebrighterside.news.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať