این تیم هیدروژل را در سال 2020 توسعه داده بود اما اکنون از آن به عنوان غضروف مصنوعی استفاده عملی کرده است. با استحکام عظیم غضروف، محققان با چالش هایی مواجه شدند که سعی می کردند آن را روی مفصل محکم کنند. برای این کار، هیدروژل را روی یک پایه تیتانیوم سیمان کردند و محکم کردند که سپس فشار داده شد و در سوراخی در محل غضروف آسیب دیده لنگر انداخت. این به آنها کمک کرد تا غضروف را در جای خود حفظ کنند.
به گفته ویلی، غضروف مصنوعی بهتر از تعویض کامل زانو است. وی گفت: مفاصل مصنوعی برای کاشت نیاز به جراحی بزرگ دارند و باید بعداً جایگزین شوند. او در مورد مطالب جدید صحبت کرد، “من فکر می کنم که این تغییر چشمگیری در درمان افراد در این مرحله خواهد بود.” محققان اکنون مشتاقانه منتظر آزمایش های بالینی غضروف مصنوعی هستند.
سلولز عملکرد الیاف کلاژن در غضروف طبیعی را تقلید می کند و هنگامی که ژل کشیده می شود، استحکام می بخشد. در همین حال، پلی وینیل الکل به ژل کمک می کند تا شکل اولیه خود را به دست آورد. با این خواص، ماده ای شبیه ژله ایجاد شد که 60 درصد آب دارد اما همچنان استحکام بالایی دارد.
زانو درد یکی از شایع ترین مسائل بهداشتی برای بسیاری است. این درد ناشی از ساییدگی و پارگی غضروف در یک وضعیت پزشکی به نام استئوآرتریت است. به دنبال تسکین، مردم معمولاً به تزریق استروئید، مسکن‌ها، فیزیوتراپی یا تعویض مفصل زانو روی می‌آورند. اما، یک توسعه جدید ممکن است یک تغییر دهنده بازی باشد. محققان دانشگاه دوک اولین جایگزین مبتنی بر ژل را برای غضروف طبیعی ساخته اند که به گفته آنها دوام بیشتری از غضروف اصلی دارد. ماده هیدروژل از آب و مواد جاذب ساخته شده است و می تواند تا سه برابر بیشتر از غضروف طبیعی در برابر سایش مقاومت کند.
برای توسعه این ماده، تیم ورقه های نازکی از الیاف سلولزی را با پلیمری به نام پلی وینیل الکل تزریق کردند و یک ژل ایجاد کردند. این پلیمر دارای قوام صمغ مانند چسبناک است و دارای زنجیره های رشته ای از مولکول های تکرار شونده است.
بنجامین وایلی، استاد دانشگاه دوک، گفت: «از نظر قدرت هیدروژل واقعاً خارج از نمودار است.» او نویسنده اصلی این مطالعه است که در مواد کاربردی پیشرفته.
آزمایش نشان داد که این ماده حتی قوی تر از غضروف طبیعی است. غضروف ما می تواند در برابر 5800 پوند کشیدن و 8500 پوند له کردن مقاومت کند. با این حال، ثابت شد که غضروف مصنوعی 26 درصد از نظر کشش و 66 درصد از نظر فشرده سازی قوی تر از غضروف طبیعی است.
