Хрящ - это мягкая волокнистая ткань вокруг сустава. Хрящ покрывает оба конца сустава, например колено человека, поэтому они могут плавно перемещаться друг с другом, не разрушая костную ткань ниже. Хрящ обеспечивает защиту от сжимающей нагрузки при ходьбе, беге или подъеме.
Теперь, в статье, опубликованной в Wall Street Journal, исследователи из Университета Лидса и Имперского колледжа Лондона объявили, что они воспроизвели свойства хряща в синтетическом самосмазывающемся материале, который требует лишь периодической инъекции воды.
Chen Gen: искусственный" хрящ" новый несущий материал, имитирующий природу
Фактически, особые несущие свойства хряща побудили ученых в течение многих лет пытаться создать синтетический материал со свойствами хряща. Но пока их результаты неоднозначны. В ранних попытках разработать системы искусственного хряща исследователи, как правило, сосредотачивались на использовании гидрогелей. Гидрогели, как водопоглощающий материал, могут очень хорошо уменьшать трение, но плохо работают под давлением.
В частности, прошлые материалы представляют собой пористую матрицу, состоящую из коллагенового волокна, протеогликанового белка и эластинового волокна. Матрикс абсорбирует вязкую жидкость, называемую синовиальной жидкостью, которая вырабатывается в суставах. По мере движения суставов соединенные между собой хрящевые поверхности постепенно выделяют жидкость, обеспечивая смазку. Одна из проблем заключается в том, что после сжатия гидрогеля требуется время, чтобы восстановить нормальную форму.
Теперь, под руководством доктора СИАВАША Солтанахмади из Университета Лидса, ученые института и Имперского колледжа Лондона избрали другой подход. Они по-прежнему используют гидрогель, который может впитывать и высвобождать смазочные материалы, но этот гель содержится в пористой несущей матрице, называемой поли-два-метилсилоксаном (ПДМС).
Когда гидрогелевый / полимерный материал подвергается сжимающей силе, полимер может заставить смазочный гель выдерживать в 14-19 раз больше собственной прочности. Фактически, модуль упругости материала близок к модулю естественного хряща.
Исследователи полагают, что способность использовать воду в качестве эффективной смазки имеет широкий спектр применения в таких областях, как производство энергии и медицинское оборудование. Однако это обычно требует другого подхода, чем традиционные инженерные системы, в которых обычно используются смазочные материалы на масляной основе и покрытия для твердых поверхностей. Этот проект помогает им лучше понять эти требования и разработать новые инструменты для их удовлетворения.
В будущем новые материалы на основе хряща могут бросить вызов многим традиционным системам смазывания маслом. Исследование опубликовано в журнале Applied Polymer materials.
