उपास्थि का एक संयोजन प्रदान करता cushiony अभी तक मजबूत है कि hydrogels में सक्षम नहीं किया गया मेल करने के लिए, अब तक — ScienceDaily


पतली, फिसलन की परत के बीच उपास्थि हड्डियों के घुटने में है जादुई सामान: काफी मजबूत सामना करने के लिए एक व्यक्ति का वजन है, लेकिन मुलायम और कोमल करने के लिए पर्याप्त तकिया के संयुक्त प्रभाव के खिलाफ, दशकों के प्रयोग को दोहराने. उस संयोजन के नरम अभी तक मजबूत किया गया है, तो पुन: पेश करने में लैब. लेकिन अब, ड्यूक विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं का कहना है कि वे बनाया है एक प्रयोगात्मक कि जेल के पहले मैच के लिए ताकत और स्थायित्व के लिए असली बात है ।

सामग्री की तरह लग सकता है एक दूर के चचेरे भाई के Jell-O-जो यह है-लेकिन यह अविश्वसनीय रूप से मजबूत है । यह 60% पानी है, लेकिन एक ही तिमाही-आकार डिस्क वजन सहन कर सकते हैं की एक 100 पाउंड kettlebell फाड़ के बिना या अपने आकार को खोने.

इसके डेवलपर्स का कहना है कि यह पहली हाइड्रोजेल — सामग्री के बने पानी को अवशोषित पॉलिमर — बर्दाश्त करने में सक्षम tugging और भारी भार के रूप में अच्छी तरह के रूप में मानव उपास्थि, बाहर पहनने के बिना समय के साथ.

के नेतृत्व में ड्यूक रसायन विज्ञान और सामग्री वैज्ञानिकों बेन विले और केन पित्त, अनुसंधान एक दिन की पेशकश के साथ लोगों के घुटने की परेशानियों के लिए एक प्रतिस्थापन क्षतिग्रस्त उपास्थि, और के लिए एक विकल्प के 600,000 घुटने रिप्लेसमेंट सर्जरी प्रदर्शन किया अमेरिका में हर साल.

एक चिकनी रबड़ के ऊतकों शामिल है कि हड्डियों के सिरों और उन्हें सक्षम बनाता है के लिए आसानी से सरकना, एक दूसरे के खिलाफ उपास्थि में मदद करता है एक बड़ी राशि को अवशोषित बल के हर कदम के साथ-आम तौर पर दो या तीन बार अपने शरीर के वजन.

तथापि, उपास्थि भी सीमित क्षमता चंगा करने के लिए और स्वयं की मरम्मत. एक बार पहना उम्र से, अति प्रयोग या यह आघात के इलाज के लिए मुश्किल है, ने कहा, पित्त के एक प्रोफेसर मैकेनिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में ड्यूक.

रोगियों के लिए जो चाहते हैं से बचने के लिए या स्थगित एक घुटने प्रतिस्थापन हो सकता है कि केवल पिछले 20 वर्षों में, कृत्रिम उपास्थि में मदद कर सकते हैं. Hydrogels का पता लगाया गया है के लिए उपयोग के रूप में एक उपास्थि स्थानापन्न के बाद से 1970 के दशक और में इस्तेमाल कर रहे हैं नरम संपर्क लेंस और डिस्पोजेबल डायपर । शोधकर्ताओं को आकर्षित कर रहे हैं इन सामग्रियों की वजह से उनके फिसलन, सदमे को अवशोषित गुण है और क्योंकि वे नुकसान नहीं आस-पास की कोशिकाओं. लेकिन अब तक वे साबित किया है करने के लिए भी कमजोर में इस्तेमाल किया जा सकता लोड असर जोड़ों की तरह है….

ड्यूक टीम के लिए बाहर सेट बदल जाता है. “हम बनाने के लिए बाहर सेट के पहले हाइड्रोजेल है कि यांत्रिक गुणों की उपास्थि ने कहा,” विले, एक रसायन शास्त्र के प्रोफेसर ड्यूक.

नई हाइड्रोजेल के होते हैं दो intertwined बहुलक नेटवर्क: एक बनाया के फैलने वाला स्पेगेटी की तरह किस्में और अन्य अधिक कठोर और basketlike के साथ, नकारात्मक आरोप-साथ उनकी लंबाई. इन के साथ प्रबलित रहे हैं एक तीसरे घटक, एक meshwork के सेलूलोज फाइबर से बना है ।

जब जेल फैला है, सेलूलोज़ फाइबर का विरोध खींच रहा है और पकड़ में मदद की सामग्री के साथ एक साथ. और जब यह निचोड़ा हुआ है, नकारात्मक आरोप के साथ कठोर बहुलक श्रृंखला के एक दूसरे को पीछे हटाना और पानी के लिए छड़ी की मदद करने, यह वसंत वापस अपने मूल आकार में.

“केवल इस संयोजन के सभी तीन घटकों दोनों लचीला और कठोर है और इसलिए मजबूत है,” ने कहा कि के सह-लेखक Feichen यांग, जो एक अर्जित रसायन विज्ञान में पीएचडी विले की प्रयोगशाला है.

जब शोधकर्ताओं की तुलना में जिसके परिणामस्वरूप सामग्री के लिए अन्य hydrogels, उनकी केवल एक ही था कि किया गया था के रूप में मजबूत के रूप में उपास्थि के तहत दोनों squishing और खींच.

एक प्रयोग में, टीम अधीन यह करने के लिए 100000 चक्र दोहराने की खींच, और सामग्री का आयोजन किया बस के रूप में अच्छी तरह के रूप में झरझरा टाइटेनियम के लिए इस्तेमाल किया हड्डी प्रत्यारोपण, जो “पार कर हमारी प्रारंभिक अपेक्षाओं,” ने कहा कि के सह-लेखक विलियम Koshut, एक पीएचडी के छात्र में पित्त प्रयोगशाला है.

वे भी मला नई सामग्री के खिलाफ प्राकृतिक उपास्थि एक लाख बार. उन्होंने पाया कि अपनी चिकनी, फिसलन स्व-चिकनाई सतह है के रूप में पहनने के लिए प्रतिरोधी के रूप में असली बात है और चार गुना अधिक पहनने के लिए प्रतिरोधी सिंथेटिक से उपास्थि प्रत्यारोपण वर्तमान में एफडीए को मंजूरी दे दी उपयोग के लिए बड़े पैर की अंगुली में.

चलती सामग्री प्रयोगशाला से क्लिनिक के लिए ले जाएगा एक और तीन साल में कम से कम, विले ने कहा. प्रारंभिक सुरक्षा परीक्षणों सुझाव है कि सामग्री है nontoxic करने के लिए प्रयोगशाला में विकसित कोशिकाओं. अगले कदम डिजाइन करने के लिए है एक प्रत्यारोपण है कि वे कर सकते हैं परीक्षण में भेड़.

लेकिन टीम कहते हैं, अंततः अनुसंधान की पेशकश कर सकता है के लिए नए विकल्प के साथ लोगों को घुटने के दर्द, और उन्हें वापस लाने के लिए कर बातें वे प्यार के बिना लंबे समय तक वसूली समय और सीमित जीवनकाल के साथ जुड़े उपास्थि की मरम्मत या घुटने बदलने की सर्जरी है.

इस काम के द्वारा समर्थित किया गया था स्पार्टा जैव चिकित्सा, एक पॉल एम सकल फैलोशिप, एक मार्कस होब्स फैलोशिप, और साझा सामग्री इंस्ट्रूमेंटेशन सुविधा पर ड्यूक.

कहानी का स्रोत:

सामग्री द्वारा ही प्रदान की जाती ड्यूक विश्वविद्यालय. मूल द्वारा लिखित रॉबिन स्मिथ. नोट: सामग्री संपादित किया जा सकता है के लिए शैली और लंबाई ।



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