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受軟骨啟發 科學家開發出一種新型承重材料

來源:cnBeta.COM 字號: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

  據外媒New Atlas報道,患有關節炎的人都知道,軟骨對我們的關節自由活動發揮著重要作用。科學家們現在已經在一種合成的自我潤滑材料中復制了它的特性,只需要偶爾注水。軟骨覆蓋在關節的兩端,如我們的膝蓋,讓它們順利地相互移動,而不會磨損下面的骨組織。

  它是由膠原蛋白纖維、蛋白多糖蛋白和彈性蛋白纖維組成的多孔矩陣。該基質吸收了一種被稱為滑液的粘性液體,該液體在關節中產生。

  隨著關節的移動,相互連接的軟骨表面逐漸釋放該液體,提供潤滑。同時,由于水彈性效應,被吸收的液體也有助于軟骨承受被壓縮力造成的不可逆轉的變形。雖然研究人員以前曾試圖制造人工軟骨,但他們通常使用的是無法應對這種力量的軟水凝膠。

  在利茲大學Siavash Soltanahmadi博士的領導下,該機構和倫敦帝國學院的科學家們采取了不同的方法。他們仍然使用一種能夠吸收和釋放潤滑劑的水凝膠--在這種情況下是水--但是這種凝膠被包含在一種叫做聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅基聚合物的多孔支持性基質中。

  當水凝膠/聚合物材料受到壓縮力時,該聚合物使潤滑凝膠能夠承受的力是其自身的14至19倍。事實上,該材料的彈性模量接近于天然軟骨的彈性模量。

  Soltanahmadi說:“我們現在已經開發了一種用于工程應用的材料,它模仿了軟骨中發現的一些最重要的特性,而這只是因為我們找到了一種模仿自然界的方式。對于一種柔軟但能承受重載且磨損最小的合成材料來說,在工程上有許多應用,例如在軸承中。”

  這項研究在最近發表在《應用高分子材料》雜志上的一篇論文中進行了描述。

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