Hidrogel pe bază de Kevlar reconstituie magia cartilajului natural

Cartilajul uman este constituit în proporție de 80% din apă și totuși rezistă unora dintre cele mai mari forțe din corp. Cu toate acestea, nu este indestructubil, iar atunci când este lezat de multe ori trebuie să fie înlocuit. Materialele sintetice nu s-au ridicat la nivelul așteptărilor până recent, când cercetătorii de la universitățile din Michigan și Jiangnan au dezvoltat „Kevlartilage” - un material care a reușit combinația improbabilă de forță și apă.

Celelalte materiale aflate în prezent în testare înclină spre una dintre cele două atribute ale cartilajului natural: conținut de apă și rezistență. Primele sunt pe bază de hidrogel și, deși sprijină dezvoltarea celulelor condrocite din cartilajul natural, sunt sfâșiate de forțe relativ mici. Cele din a doua categorie sunt rezistente, însă nu au suficientă apă pentru a transporta nutrienții către celule.

Noul hidrogel pe bază de Kevlar combină rețeaua de nanofibre dure a Kevlarului cu alcoolul polivinilic (PVA).

În cartilajul natural, rețeaua de proteine și alte biomolecule capătă forță rezistând cursului apei dintre camerele sale. Presiunea apei reconfigurează rețeaua, ajutând-o să se deformeze fără a se sparge. În timpul procesului apa este eliberată, iar rețeaua își revine absorbind apa ulterior. Acest mecanism permite articulațiilor cu impact crescut - cum este genunchiul - să reziste unor forțe imense. Alergarea zdrobește în mod repetat articulația între oase, forțând apa să iasă și, ca rezultat, cartilajul să devină mai flexibil. Apoi, când alergătorul se află în repaos, cartilajul absoarbe apa, pentru a redeveni rezistent la compresie.

Cartilajul sintetic funcționează după același principiu, eliberând apa în condiții de stres și reabsorbind-o ulterior, ca un burete. Nanofibrele de aramidă din Kevlar alcătuiesc cadrul materialului, iar PVA ține apa înăuntrul rețelei atunci când materialul este întins sau comprimat. Aceste două materiale nu lezează celulele adiacente, astfel încât ar fi potrivit pentru implantarea în anumite situații, cum ar fi părțile mai adânci ale genunchiului.

Aplicațiile noului material nu se limitează la cartilaj. Rețele similare ar putea fi folosite și pentru înlocuirea țesuturilor moi.

Sursa: News Medical