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Wissenschaftler kreieren das erste Knorpelgel, das stark genug für die Knie ist

Wissenschaftler kreieren das erste Knorpelgel, das stark genug für die Knie ist


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Eine viertelgroße Scheibe des Materials, die dem Gewicht einer 100-Pfund-Kettlebell standhält.Feichen Yang / Duke University

Die dünne Knorpelschicht zwischen den Knochen im Knie ist beeindruckend. Es ist stark genug, um dem Gewicht einer Person standzuhalten, aber weich genug, um das Gelenk gegen Stöße und jahrzehntelangen wiederholten Gebrauch abzufedern.

Eine solche Kombination war bisher in einem Labor schwer zu reproduzieren. Eine Gruppe von Forschern der Duke University übernahm die Aufgabe und schuf dabei ein experimentelles Hydrogel, das als erstes die Stärke und Geschmeidigkeit des Knieknorpels erreicht.

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Ein Hydrogel, das schweren Belastungen standhält

Trotz der Tatsache, dass das von den Forschern hergestellte Material zu 60 Prozent aus Wasser besteht, kann eine einzelne viertelgroße Scheibe das Gewicht einer 100-Pfund-Kettlebell tragen, ohne zu reißen oder ihre Form zu verlieren, sagen die Forscher in ihrem inErweiterte Funktionsmaterialien.

Die Macher sagen, es ist das erste Hydrogel - ein Material aus wasserabsorbierenden Polymeren - das langlebig ist und sowohl schweren Belastungen als auch menschlichem Knorpel standhält.

Die Forscher unter der Leitung der Chemie- und Materialwissenschaftler Ben Wiley und Ken Gall von Duke hoffen, dass ihre Arbeit eines Tages Menschen mit Knieproblemen ermöglichen wird, einen Ersatz für beschädigten Knorpel zu erhalten. Eine solche Entwicklung wäre eine Alternative zu den 600.000 Knieersatzoperationen, die jedes Jahr allein in den USA durchgeführt werden.

Während Hydrogele seit Jahren für Knorpelersatz verwendet werden, waren sie für das tragende Kniegelenk nie langlebig genug.

Das Duke-Team hat es sich zur Aufgabe gemacht, dies zu ändern: „Wir haben uns vorgenommen, das erste Hydrogel herzustellen, das die mechanischen Eigenschaften von Knorpel aufweist“, sagte Wiley, Chemieprofessor bei Duke, in einer Pressemitteilung.

Ein quetsch- und quetschfestes Material

Das neue Hydrogel wird unter Verwendung von zwei miteinander verflochtenen Polymernetzwerken hergestellt. Einer besteht aus dehnbaren Strängen, während der andere verwobener und steifer ist. Beide haben entlang ihrer Länge negative Ladungen. Die beiden Polymernetzwerke werden dann unter Verwendung eines Netzes aus Cellulosefasern verstärkt.

Die Cellulosefasern widerstehen dem Ziehen, wenn das Gel gedehnt wird, und helfen, das Material zusammenzuhalten. Die negativen Ladungen stoßen sich gegenseitig ab und haften an Wasser, wodurch das Hydrogel beim Auspressen seine ursprüngliche Form behält.

"Nur diese Kombination aller drei Komponenten ist sowohl flexibel als auch steif und daher stark", sagte Co-Autor Feichen Yang, der einen Doktortitel in Chemie erworben hat. in Wileys Labor.

Nach dem Vergleich ihres Materials mit anderen Hydrogelen - ein Test ergab, dass die Forscher es 100.000 Zyklen wiederholten Ziehens unterzogen hatten - entschied das Team, dass es sich nur um eines handelte, das mit der Stärke des Knorpels sowohl beim Quetschen als auch beim Strecken vergleichbar war.

Wiley sagte, dass es mindestens drei Jahre dauern wird, bis das Material vom Labor in die Klinik gebracht wird. Während erste Tests darauf hinweisen, dass das Material für im Labor gezüchtete Zellen nicht toxisch ist, besteht der nächste Schritt darin, ein Implantat zu entwerfen, das das Team an Schafen testen kann.

Letztendlich sagt das Team, dass ihre Forschung einen immensen Durchbruch in Gesundheit und Medizin darstellen könnte, da sie dazu führen könnte, dass sich Menschen mit Knieschmerzen in einem Bruchteil der Zeit erholen und gleichzeitig die begrenzte Lebensdauer, die mit Knorpelreparatur und Knieersatz verbunden ist, entfällt Operation.


Schau das Video: Five-Session am Sonntag. Knorpelschaden im Knie (Juli 2022).


Bemerkungen:

  1. Gogu

    Ich schließe mich all dem an. Wir können über dieses Thema sprechen. Hier oder am Nachmittag.

  2. Bakus

    Kognitiver Thema

  3. Tad

    Tut mir leid, aber meiner Meinung nach liegst du falsch. Ich bin in der Lage, es zu beweisen.Schreiben Sie mir in PM, es spricht mit Ihnen.

  4. Lokni

    Ich bin mit ihr nicht einverstanden

  5. Odhert

    Ehrlich gesagt hast du vollkommen recht.



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