Цей гель досить сильний, щоб замінити хрящ в колінах
Колінний суглоб є одним з найбільш напружених, і його руйнування є незворотним. Дослідники з Університету Дьюка в США розробили надзвичайно міцний, стійкий до розтягування желатиновий матеріал, який може замінити дефектний хрящ.
Будь-який спортсмен знає, що коліно є одним з найбільш напружених суглобів в організмі. Враховуйте, що при кожному ударі землею під час перегонів навантаження на коліно дорівнює від трьох до восьми разів вазі тіла! Але після повторних травм, надмірної ваги або віку, хрящ коліна зношується і більше не виконує свою роль амортизатора. У Франції щорічно імплантують від 80 000 до 90 000 колінних протезів. Але ці металеві протези мають обмежений термін життя (максимум 20 років) і часто призводять до зниження рухливості. Тому протягом декількох років дослідники намагаються розробити гідрогелі, здатні замінити суглоб. Важка мета, оскільки гель повинен бути і досить міцним, щоб витримати вагу тіла, і досить еластичним і слизьким, щоб діяти як амортизатор. Саме ці апріорні протилежні якості вдалося поєднати дослідникам з Університету Дьюка в Північній Кароліні (США).
Розтягується 100 000 разів без деформації та розриву
"Диск розміром з монету, хоча і складається з 60% води, здатний витримати вагу 45 кілограмів", - запевняють Фейчен Янг та його колеги у своїй статті, опублікованій у Розширені функціональні матеріали . Під час випробувань диск можна було розтягнути 100 000 разів без деформації або розриву, що має механічну міцність, порівнянну з міцністю титанових протезів, що використовуються в даний час. Він також надзвичайно зносостійкий і нетоксичний для оточуючих клітин, повідомляє університет.
Мережа переплетених полімерів
Секрет цього нового гідрогелю, який схожий на своєрідний драглистий диск, полягає в його структурі. Він складається з двох мереж переплетених полімерних ниток, одна дуже розтягується у формі «спагетті», інша більш жорстка у формі «кошика» і проходить негативними зарядами. Перший надає матеріалу міцності, а другий служить для протистояння стисненню, негативні заряди відштовхують один одного. Все це посилено третьою сіткою целюлозних нановолокон, які зміцнюють структуру і запобігають її розриву при розтягуванні. "Саме ця комбінація трьох компонентів надає цій структурі як гнучкості, так і жорсткості", - говорить Фейчен Ян, провідний автор дослідження.
Проте, перед тим, як скористатися цими протезами нового покоління, доведеться почекати принаймні три роки, попереджають автори. Останні, зокрема, проведуть випробування на вівцях, щоб перевірити життєздатність їхньої концепції.
3D-друковані меніски для збереження колін спортсменів
Стаття від Relaxnews, опублікована 26.12.2014
Дослідники з Колумбійського університету в Сполучених Штатах успішно імплантували 3D-хрящ у овець - прорив, який може швидко принести користь людям.
Меніск - це невеликий С-подібний хрящ, розташований між стегновою і великогомілковою кістками, у кожному коліні по два. Травми меніска - одна з найпоширеніших травм коліна. На сьогоднішній день не існує способу регенерації пошкоджених менісків. У найсерйозніших випадках рекомендується абляція, яка остаточно закріплює кінець кар'єри спортсменів, які опинились без цього дорогоцінного амортизатора між стегновою і великогомілковою кістками, за словами директора дослідження, опублікованого у версії, що передається в науці Трансляційна медицина, професор Джеремі Мао.
Раніше групи дослідників намагалися замінити пошкоджені меніски тканинами інших частин тіла або померлих людей, однак результати не були остаточними і такі процедури вважаються спільнотою дуже ризикованими.
Меніск надрукований за 30 хвилин
Ось чому доктор Мао звернувся до 3D-друку. Використовуючи МРТ сканування цілих менісків овець, дослідник перетворив їх у 3D-зображення, а потім запрограмував у 3D-принтер. Протягом 30 хвилин їй вдалося виготовити протез, що імітував точну форму хряща. Зверніть увагу, що овечі меніски дуже схожі на людські.
Консистенція протеза також близька до справжнього меніску завдяки полікапролактону, біологічно розкладається поліефіру, який використовується у складі хірургічної нитки. Щоб організм не відкинув цей імплантат, дослідники також додали до його складу людські білки. Після того, як був зроблений хірургічний імплантат в овечому коліні, доктор Мао та його команда відзначили, що меніск відновлювався через чотири-шість тижнів, протез розчинився і природним чином був виведений організмом.
Експеримент проводили на 11 вівцях, всі вони нормально ходили через три місяці після операції.