2020年6月29日
膝盖骨头之间的薄而滑的软骨层是一种神奇的东西:它足够坚固，可以承受一个人的体重，但又足够柔软和柔韧，可以在数十年的重复使用中缓冲关节受到的冲击。
这种软而强的组合很难在实验室中复制。但现在，杜克大学的研究人员表示，他们已经发明了一种试验性凝胶，它的强度和耐久性是第一种与真品相当的凝胶。
这种材料可能看起来像果冻的远亲——它确实是——但它非常坚固。它的60%是水，但一个四分之一大小的圆盘可以承受100磅的壶铃的重量而不撕裂或变形。
开发人员表示，这是第一种水凝胶——由吸水聚合物制成的材料——能够承受拉力和沉重的负荷，就像人欧洲杯足球竞彩类软骨一样，而且不会随着时间的推移而磨损。
由杜克大学化学和材料科学家本·威利和肯·Gall领导欧洲杯足球竞彩的这项研究，有一天可以为膝盖有问题的人提供一种受损软骨的替代材料，并替代美国每年进行的60万例膝关节置换手术。
软骨是一种光滑的橡胶组织，覆盖在骨头的末端，使它们能够彼此平滑地滑动，软骨帮助每一步吸收巨大的力量——通常是你体重的2到3倍。
然而，软骨自身的愈合和修复能力也很有限。杜克大学机械工程和材料科学教授加尔说，一旦因年龄、过度使用或外伤而磨损，就很难治疗。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
对于那些想要避免或推迟可能只能持续20年的膝关节置换术的患者，人工软骨可以帮助他们。自20世纪70年代以来，水凝胶已被用于软骨替代品，并被用于软性隐形眼镜和一次性尿布。
研究人员被这些材料所吸引，是因为它们光滑、吸震的特性，而且它们不会伤害欧洲杯足球竞彩附近的细胞。但到目前为止，它们被证明过于脆弱，无法用于膝关节等承重关节。
杜克大学的团队开始改变这一点。”我们着手制造第一种具有软骨力学特性的水凝胶，”杜克大学化学教授威利说。
这种新型水凝胶由两种缠绕在一起的聚合物网络组成:一种是由具有弹性的意大利面条状的链组成，另一种则是由更坚硬、更像篮状的链组成，其长度上带有负电荷。它们被第三种成分增强，纤维素纤维网状结构。
当凝胶被拉伸时，纤维素纤维会抵抗拉力，帮助将材料固定在一起。当它受到挤压时，沿着刚性聚合物链的负电荷相互排斥，粘附在水上，帮助它弹回原来的形状。
“只有这三种成分的组合才既柔韧又坚硬，因此很坚固，”在威利实验室获得化学博士学位的合著者杨菲菲说。
当研究人员将这种材料与其他水凝胶进行比较时，他们的水凝胶是唯一一种在挤压和拉伸下都像软骨一样坚固的材料。
在一次实验中，研究小组对这种材料进行了10万次重复拉拔，这种材料的支撑效果和用于骨植入的多孔钛一样好，“这超出了我们最初的预期，”合著者、Gall实验室的博士生威廉·科赫特(William Koshut)说。
他们还将这种新材料与天然软骨摩擦了一百万次。他们发现，它光滑、光滑的自润滑表面与真软骨一样耐磨，比目前fda批准用于大脚趾的人造软骨植入物耐磨四倍。
威利说，将材料从实验室转移到临床至少还需要三年时间。最初的安全测试表明，这种材料对实验室培养的细胞无毒。下一步是设计一种可以在绵羊身上测试的植入物。
但研究小组表示，这项研究最终可以为膝盖疼痛的患者提供新的选择，让他们重新做自己喜欢的事情，而无需软骨修复或膝关节置换手术带来的漫长恢复时间和有限的生命周期。
这项工作得到了Sparta Biomedical、Paul M. Gross奖学金、Marcus Hobbes奖学金和杜克大学共享材料仪器设施的支持。欧洲杯足球竞彩
来源:https://duke.edu/