Stworzono hydrożel, który może zastąpić stawy i chrząstki

Grupie naukowców z Uniwersytetu Harvarda udało się stworzyć wytrzymały i niezwykle elastyczny hydrożel, który może zastąpić uszkodzone stawy lub chrząstki.

Jej twórcy są specjalistami w dziedzinie mechaniki, materiałoznawstwa i inżynierii tkankowej.

Pierwsze hydrożele pojawiły się już w 2003 roku. To specjalny rodzaj żelatynowych i stałych materiałów. Znalazły szerokie zastosowanie w ogrodnictwie, medycynie i innych dziedzinach. Jednak możliwości pierwszych hydrożeli były dość ograniczone - stawały się bezużyteczne przy małym obciążeniu. Wszystkie próby opracowania optymalnej formuły, która zapewniałaby elastyczność i wytrzymałość, kończyły się niepowodzeniem.

Substancja ta nazywana jest hydrożelem ze względu na swój główny składnik – wodę. Składa się z dwóch sieci polimerowych, które oddziałują na siebie, dając bardzo silny efekt. Hydrożel jest zdolny do samonaprawy, jest bardzo sztywny i biokompatybilny, co sprawia, że nadaje się do zastosowań medycznych.

„Tradycyjne hydrożele są bardzo wrażliwe na naprężenia mechaniczne – pomyśl o galaretce, w której możesz łatwo zanurzyć łyżkę” – wyjaśnia główny autor Jung Yun-sang, pracownik naukowy Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). „Ale ponieważ są biokompatybilne i oparte na wodzie, są używane w medycynie do hodowli żywych tkanek i jako pożywka. Aby wykorzystać hydrożele w nowych obszarach nauki i przemysłu, konieczne było wyeliminowanie wady, która sprawiała, że materiał był bezużyteczny ze względu na jego niską wytrzymałość. Aby to zrobić, zastąpiliśmy jedną z sieci polimerowych podwójnego hydrożelu siecią alginianu (uzyskaną z komórek brunatnic), która jest długim łańcuchem węglowodorów. Rezultatem był hydrożel, który pozostał jednocześnie mocny i elastyczny”.

Paski hydrożelu stworzone przez naukowców wytrzymują obciążenia mechaniczne 10 razy większe niż te wykonane z materiałów stworzonych wcześniej, rozciągają się 20 razy lepiej niż ich odpowiedniki, a dzięki udoskonalonej formule wzrosła ich odporność na uszkodzenia mechaniczne – zarysowania i przecięcia.

Zdaniem ekspertów, ulepszone właściwości hydrożeli rozszerzą zakres ich zastosowań. W szczególności materiały te mogą być dobrą alternatywą dla uszkodzonych chrząstek i stawów, a także mogą być stosowane do tworzenia sztucznych mięśni lub służyć jako pokrycie ran.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]