هیدروژلی که می‌تواند جایگزین غضروف طبیعی شود

ایسنا/ محققان یک دانشگاه آمریکایی موفق به تولید یک هیدروژل شده‌اند که می‌تواند جایگزین غضروف زانوهای آسیب دیده باشد.

غضروف‌ نقش مهمی در عملکرد زانوها بازی می‌کند. اما متاسفانه هنگامی‌ که آسیب‌ دیده و یا فرسوده شود، ترمیم آن دشوار است.

محققان دانشگاه "دوک"(Duke) یک هیدروژل جدید ساخته‌اند که به اندازه‌ای قوی است که می‌تواند مانند غضروف طبیعی، نیروها را تحمل کند.

زانو مهم‌ترین بخش بدن برای تحمل فشار است. بنابراین غضروف زانو باید به اندازه‌ای قوی باشد که وزن یک فرد را تحمل کند.

در عین حال، این غضروف باید در برابر فشارهای وارده در هر گامی که برمی‌داریم، به اندازه کافی نرم باشد.

ولی زمانی‌ که این ماده مفید در بدن آسیب می‌بیند یا پس از چندین دهه استفاده، از بین می‌رود، به خوبی بهبود نمی‌یابد.

به این ترتیب گاهی اوقات تنها کاری که باید انجام شود، تعویض کامل زانو است. گرچه که قطعا هیچ کدام از این راهکارها به خوبی زانوی اصلی نخواهد بود.

مدت‌ زمان زیادی است که محققان هیدروژل‌ها را به عنوان یک ماده جایگزین برای غضروف مورد مطالعه قرار داده‌اند.

هیدروژل‌ها طبقه‌ای متنوع از مواد هستند که همان طور که از اسم آنها پیداست، ژلی هستند که ماده اصلی تشکیل‌ دهنده آنها آب است.

استفاده از این مواد در پزشکی در حال افزایش است که از میان آنها می‌توان به کمک به بهبود زخم‌ها، قطع خونریزی و حتی تحریک رشد مجدد بافت‌ها اشاره کرد.

با پژوهش جدید محققان دانشگاه "دوک" ممکن است این ایده قوی‌تر شود که هیدروژل‌ها را می‌توان به عنوان جایگزین غضروف‌ در زانوها استفاده کرد.

تاکنون هیدروژل‌ها برای حمایت از وزن بالا بسیار ضعیف بوده‌اند.

اما حال، محققان دانشگاه دوک مدعی شدند که نسخه جدیدی از موادی ساخته‌اند که دارای خواص مکانیکی غضروف است.

این هیدروژل جدید از چندین شبکه رشته‌های پلیمری تشکیل شده که به دور یکدیگر بافته شده‌اند. یکی از این شبکه‌ها از رشته‌های کششی تشکیل شده است. در حالی‌ که شبکه دوم محکم‌تر بوده و رشته‌هایی با بار منفی دارد.

شبکه سوم هم حاوی الیاف سلولوز، برای تقویت ساختار است.

همه این شبکه‌ها در کنار هم به هیدروژل این امکان را می‌دهند که پس از کشیده یا فشرده شدن، به شکل اصلی خود بازگردد.

الیاف سلولوزی در برابر کشیدن مقاومت می‌کند و باعث می‌شود مواد از هم جدا نشوند.

در همین حال، شبکه پلیمری سفت و محکم هم در برابر نیروهای فشاری، به عقب رانده می‌شود. زیرا رشته‌های با بار منفی همدیگر را دفع می‌کنند.

"فیچن یانگ"(Feichen Yang) محقق پروژه اظهار کرد، ترکیب این مولفه‌ها قابلیت انعطاف، استحکام و در نتیجه قدرت را در هیدروژل ایجاد می‌کند.

در آزمایشات، تیم تحقیقاتی، توانایی‌های هیدروژل جدید را نشان دادند که طی آن یک دیسک از مواد به اندازه سکه را آزمایش کردند که نتیجه آزمایش نشان داد این دیسک توانست بدون از دست رفتن شکل خود، تا ۴۵ کیلوگرم وزن را تحمل کند.

در نهایت این هیدروژل توانست به اندازه غضروف واقعی در برابر سایش مقاوم باشد.

تیم تحقیقاتی پروژه معتقدند که این هیدروژل می‌تواند نویدبخش جایگزینی برای غضروف‌ زانوهای آسیب دیده باشد. البته استفاده بالینی هیدروژل چند سال دیگر زمان نیاز خواهد داشت.

نتایج این پژوهش در مجله "Advanced Functional Materials" انتشار یافت.