الغضروف هو النسيج الليفي الرخو حول المفصل. يغطي الغضروف طرفي المفصل ، مثل الركبة البشرية ، بحيث يمكنهما التحرك بسلاسة مع بعضهما البعض دون ارتداء النسيج العظمي أدناه. يوفر الغضروف الحماية من الحمل الضاغط للمشي أو الجري أو الرفع.
الآن ، في ورقة بحثية نُشرت في صحيفة وول ستريت جورنال ، أعلن باحثون في جامعة ليدز وإمبريال كوليدج لندن أنهم قاموا بتكرار خصائص الغضروف في مادة اصطناعية ذاتية التزليق لا تتطلب سوى حقن الماء بشكل عرضي.
Chen Gen:&المصطنع مثل ؛ الغضروف" ؛ مادة حاملة جديدة تحاكي الطبيعة
في الواقع ، دفعت الخصائص الحاملة للغضاريف العلماء إلى محاولة إنشاء مادة اصطناعية ذات خصائص غضروفية لسنوات عديدة. لكن حتى الآن ، كانت نتائجهم متباينة. في المحاولات المبكرة لتطوير أنظمة غضروف اصطناعية ، مال الباحثون إلى التركيز على استخدام الهلاميات المائية. الهلاميات المائية كمادة تمتص الماء يمكن أن تقلل من الاحتكاك بشكل جيد للغاية ، ولكنها تعمل بشكل سيئ تحت الضغط.
على وجه التحديد ، كانت المواد السابقة عبارة عن مصفوفة مسامية تتكون من ألياف الكولاجين وبروتين البروتيوغليكان وألياف الإيلاستين. تمتص المصفوفة سائلًا لزجًا يسمى السائل الزليلي ، والذي يتم إنتاجه في المفاصل. أثناء تحرك المفاصل ، تطلق أسطح الغضاريف المترابطة السائل تدريجياً لتوفير التزليق. تتمثل إحدى المشكلات في أنه بعد ضغط الهيدروجيل ، يستغرق الأمر وقتًا لاستعادة الشكل الطبيعي.
الآن ، تحت قيادة الدكتور سيافاش سلطان أحمدي من جامعة ليدز ، اتخذ العلماء في المؤسسة وكلية إمبريال كوليدج لندن نهجًا مختلفًا. لا يزالون يستخدمون هيدروجيل يمكنه امتصاص وإطلاق مواد التشحيم ، ولكن هذا الهلام موجود في مصفوفة دعم مسامية تسمى بولي اثنين ميثيل سيلوكسان (PDMS).
عندما تتعرض مادة الهيدروجيل / البوليمر لقوة الضغط ، يمكن للبوليمر أن يجعل هلام التشحيم يتحمل 14 إلى 19 مرة من قوته الخاصة. في الواقع ، فإن معامل المرونة للمادة قريب من معامل الغضروف الطبيعي.
يعتقد الباحثون أن القدرة على استخدام الماء كمواد تشحيم فعالة لها مجموعة واسعة من التطبيقات في مجالات مثل إنتاج الطاقة والمعدات الطبية. ومع ذلك ، يتطلب هذا عادةً نهجًا مختلفًا عن الأنظمة الهندسية التقليدية التي تستخدم عادةً مواد التشحيم القائمة على الزيت والطلاء الصلب للأسطح يساعدهم هذا المشروع على فهم هذه المتطلبات بشكل أفضل وتطوير أدوات جديدة لتلبيتها.
في المستقبل ، قد تتحدى المواد الجديدة القائمة على الغضاريف العديد من أنظمة هندسة تزييت الزيت التقليدية. نُشر البحث في مجلة Applied Polymer materials.
