Перевести на Переведено сервисом «Яндекс.Перевод»

КЕВЛАРОВЫЙ ХРЯЩ

Кевлар – синтетическое волокно из полипарафенилен-терефталамида, обладающее высокой прочностью. Используется в военной, автомобильной и авиапромышленности, а также в судостроении.

Кевлартиладж (kevlartilage, от сочетания «кевлар» и «сartilago» – лат. «хрящ») имеет характеристики, не сравнимые ни с одним из существующих синтетических материалов. Он был разработан группой ученых из Университета Мичигана (США) и Университета Цзяннань (Китай).

Kevlartilage1.jpg

Искусственный хрящ – одновременно очень гибкий и прочный. Источник: Joseph Xu, Michigan Engineering.

Заболевания коленного сустава составляют около 70% всех ревматических заболеваний. Наиболее часто при гонартрозах и травмах коленного сустава страдает хрящевая ткань, что в тяжелых случаях требует оперативного лечения – частичного или полного эндопротезирования коленного сустава.

Существующие искусственные заменители хряща, которые проходят сейчас клинические испытания, не способны в равной степени сочетать в себе два показателя: прочность и эластичность.

Кроме того, материал должен содержать в себе достаточное количество воды для транспортировки питательных веществ хондроцитам. Гидрогель – материал, представляющий собой сложную цепочку из молекул воды – полностью отвечает этому требованию, но он недостаточно прочный.

Kevlartilage2.jpg

Как и натуральная ткань, искусственный хрящ выдерживает нагрузку, высвобождая молекулы воды, а в покое восстанавливается, полностью поглощая их обратно. Источник: Joseph Xu, Michigan Engineering.

Авторы исследования соединили два материала – кевлар и гидрогель. Прочные волокна кевлара, которые используются в производстве бронежилетов, в сочетании с поливиниловым спиртом образуют материал, который значительно прочнее существующих аналогов и при этом на 80% состоит из воды. Вода при действии силы «выпотевает», обеспечивая материалу эластичность – материал растягивается, но не рвется. В состоянии покоя вода вновь поглощается за счет поливинилового спирта, который притягивает молекулы воды, форма восстанавливается. Нановолокна кевлара же формируют прочный каркас искусственного хряща.

Kevlartilage3.jpg

Матрица искусственного хряща под микроскопом. Источник: Lizhi Xu, Kotov Lab.

Поскольку кевлар и поливиниловый спирт безвредны для окружающих живых клеток, авторы предлагают использовать кевлартиладж для изготовления имплантатов хрящевой ткани коленного сустава.

Возможно, что пространство между кевларовыми волокнами могут занять хондроциты – живые клетки хрящевой ткани. Планируется исследование вероятности создания такого гибридного хряща.

Потенциал келартиладжа не ограничен хрящевой тканью. Как пишут авторы исследования, его можно применять для замещения и других типов такни. Работа в этом направлении также будет проводиться в ближайшее время.

Статья Lizhi Xu et al.  Water-Rich Biomimetic Composites with Abiotic Self-Organizing Nanofiber Network опубликована в журнале Wiley Online Library.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University Of Michigan:  Kevlar-based artificial cartilage mimics the magic of the real thing.

Войдите или зарегистрируйтесь на сайте, чтобы добавить комментарий к интересующей вас научной проблеме!
Комментарии (0)

Также вам может быть интересно