غضروف بافت فیبری نرم اطراف مفصل است. غضروف هر دو انتهای مفصل مانند زانوی انسان را می پوشاند تا بدون پوشیدن بافت استخوانی زیر، هموار با یکدیگر حرکت کنند. غضروف حفاظت از بار فشاری راه رفتن، دویدن یا بلند کردن را فراهم می کند.
اکنون در مقاله ای که در وال استریت ژورنال منتشر شده است، محققان دانشگاه لیدز و امپریال کالج لندن اعلام کرده اند که خواص غضروف را در یک ماده مصنوعی خود روغن کاری تکرار کرده اند که تنها نیاز به تزریق گاه به گاه آب دارد.
چن Gen: مصنوعی "غضروف", جدید بار بار دار مواد تقلید طبیعت
در واقع خواص ویژه باربری غضروف باعث شده تا دانشمندان سال ها تلاش کنند تا یک ماده مصنوعی با خواص غضروفی ایجاد کنند. اما تا کنون نتایج آنها در هم آمیخته شده است. در تلاش های اولیه برای توسعه سیستم های غضروف مصنوعی، محققان تمایل داشتند که بر استفاده از هیدروژل ها تمرکز کنند. هیدروژل ها به عنوان یک ماده جذب کننده آب می توانند اصطکاک را به خوبی کاهش دهند، اما تحت فشار عملکرد ضعیفی دارند.
به طور خاص، مواد گذشته ماتریس متخلخل تشکیل شده از فیبر کلاژن، پروتئین پروتئوگلیکان و فیبر الاستین هستند. ماتریس یک مایع سکوستیک به نام مایع سینوویال را جذب می کند که در مفاصل تولید می شود. با حرکت مفاصل، سطوح غضروف به هم پیوسته به تدریج مایع را آزاد می کنند تا روغن کاری فراهم شود. یک مشکل این است که پس از فشرده شدن هیدروژل، بازیابی شکل طبیعی زمان می برد.
اکنون به رهبری دکتر سیاوش سلطانه آبادی از دانشگاه لیدز، دانشمندان این نهاد و امپریال کالج لندن رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته اند. آن ها هنوز از یک هیدروژل استفاده می کنند که می تواند لوبریکانت ها را جذب و آزاد کند، اما این ژل در یک ماتریس حمایت متخلخل به نام پلی دو متیل سیلوکسان (PDMS) موجود است.
هنگامی که مواد هیدروژل / پلیمر در معرض نیروی فشاری قرار می شود، پلیمر می تواند ژل روان کننده را در برابر ۱۴ تا ۱۹ برابر قدرت خود مقاومت کند. در واقع مدول الاستیک ماده به مدول غضروف طبیعی نزدیک است.
محققان بر این باورند که توانایی استفاده از آب به عنوان یک لوبریکانت موثر، کاربردهای گسترده ای در زمینه هایی مانند تولید انرژی و تجهیزات پزشکی دارد. با این حال، این معمولاً نیاز به رویکردی متفاوت از سیستم های مهندسی معمولی دارد که به طور معمول از روغن کاران مبتنی بر روغن و پوشش های سطحی سخت استفاده می کنند. این پروژه به آنها کمک می کند تا این الزامات را بهتر درک کنند و ابزارهای جدیدی را برای پاسخگویی به آن ها توسعه دهند.
در آینده، مواد جدید مبتنی بر غضروف ممکن است بسیاری از سیستم های مهندسی روغن کاری سنتی را به چالش بکشند. این تحقیق در مجله مواد پلیمری کاربردی منتشر شده است.
