اولین ژل غضروف مناسب برای زانو ساخته شد

محققان دانشگاه "دوک" موفق به ساخت یک هیدروژل غضروفی شده‌اند که برای نخستین بار به اندازه کافی برای استفاده در مفصل زانو قدرتمند است.

کد خبر: ۱۲۴۹۹۰۲

تاریخ: ۱۹ تير ۱۳۹۹ - ۱۲:۴۸

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از آی ای، یک لایه نازک از غضروف که در بین استخوان‌های زانو قرار دارد، جزء مهمی است. این غضروف هم به اندازه کافی قوی است که بتواند وزن یک فرد را تحمل کند، هم به اندازه کافی نرم است که بتواند مفصل را روانکاری کند و از آسیب به استخوان ها طی چندین دهه استفاده مکرر جلوگیری کند.
تولید چنین چیزی تا به امروز دشوار بوده است، اما اکنون گروهی از محققان دانشگاه دوک این کار را به عهده گرفته اند و موفق به ساخت یک هیدروژل آزمایشی شده اند که اولین ماده ای است که از نظر نرمی و قدرت با غضروف زانو مطابقت دارد.
علیرغم اینکه 60 درصد از این ماده از آب تشکیل شده است، اما می تواند وزن 100 پوندی را بدون از هم پاشیدن و از دست دادن شکل خود تحمل کند.
سازندگان این غضروف مصنوعی می گویند این اولین هیدروژل -ماده ای که از پلیمرهای جاذب آب ساخته می شود- با دوام و قادر به تحمل بارهای سنگین به خوبی غضروف انسان است.
محققان به سرپرستی "بن وایلی" و "کن گال" دانشمندان شیمی و مواد شیمیایی دانشگاه دوک امیدوارند که ابداعشان روزی به افراد مبتلا به مشکلات زانو اجازه دهد تا جایگزینی مناسب برای غضروف آسیب دیده خود دریافت کنند.
چنین غضروفی می تواند یک جایگزین برای 600 هزار عمل جراحی تعویض زانو باشد که هر ساله تنها در ایالات متحده انجام می شود.
در حالی که هیدروژل ها سالها است که در تعویض غضروف مورد استفاده قرار می گیرند، اما آنها تاکنون هرگز به اندازه کافی برای استفاده در مفصل زانو مناسب نبوده اند، چرا که مقاومت لازم برای تحمل وزن بدن در مفصل زانو را نداشته اند.
این هیدروژل جدید با استفاده از دو شبکه پلیمری درهم تنیده ساخته شده که یکی از رشته های کششی ساخته شده، در حالی که دیگری به صورت بافته شده و سفت تر است . هر دو شبکه پلیمری دارای بار منفی هستند و با استفاده از یک روکش مشبک الیاف سلولزی تقویت می شوند.
الیاف سلولزی در برابر کشش مقاومت می کنند و به نگه داشتن و پایداری مواد در کنار هم کمک می کنند. در عین حال، بارهای منفی، یکدیگر را دفع می کنند و به آب می چسبند که این کار به هیدروژل کمک می کند تا هنگام تحمل فشار، شکل اصلی خود را حفظ کند.
محققان می گویند این ترکیب از هر سه مؤلفه قابل انعطاف بودن، سفتی و در نتیجه قدرتمند بودن برخوردار است.
آنها پس از مقایسه ماده ابداعی خود با دیگر هیدروژل ها، در یک آزمایش آن را در 100هزار بار در یک چرخه کشش تکرار شونده قرار دادند و شاهد موفقیت و سربلند بیرون آمدن آن از این محک بودند.
"وایلی" گفت: رساندن این ماده از آزمایشگاه به درمانگاه حداقل سه سال دیگر طول خواهد کشید. در حالی که آزمایش های اولیه نشان می دهد که این ماده برای سلول های آزمایشگاهی غیر سمی است، مرحله بعدی کار ما طراحی یک ایمپلنت است که بتوان آن را در گوسفندان آزمایش کرد.
در نهایت محققان می گویند که تحقیقات آنها می تواند یک پیشرفت عظیم در سلامت و پزشکی باشد، زیرا می تواند منجر به بهبودی سریع در افرادی که زانو درد دارند، شوند و همزمان آنها را به انجام کارهای معمول که روزمره که برای بیمارانی که تعویض مفصل می کنند، ممکن نیست، برگرداند.
این مطالعه در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.