Chrupavko je měkká vláknitá tkáň kolem kloubu. Chrupavko pokrývá oba konce kloubu, jako je lidské koleno, takže se mohou hladce pohybovat mezi sebou, aniž by nosili kostní tkáň níže. Chrupavá chrupavka poskytuje ochranu před tlakovou zátěží chůze, běhu nebo zvedání.
Nyní, v článku publikovaném ve Wall Street Journal, vědci z Leeds University a Imperial College London oznámili, že replikovali vlastnosti chrupavky v syntetickém samomazném materiálu, který vyžaduje pouze příležitostné vstřikování vody.
Chen Gen: umělá "chrupavka", nový nosný materiál napodobující přírodu
Ve skutečnosti speciální nosné vlastnosti chrupavky vedly vědce k tomu, aby se po mnoho let pokusili vytvořit syntetický materiál s vlastnostmi chrupavky. Ale zatím jsou jejich výsledky smíšené. V prvních pokusech o vývoj umělých systémů chrupavky se vědci zaměřili na použití hydrogelů. Hydrogely jako materiál pohlcující vodu mohou velmi dobře snížit tření, ale pod tlakem fungují špatně.
Konkrétně jsou minulými materiály porézní matrice složené z kolagenového vlákna, proteoglykanového proteinu a elastinového vlákna. Matrice absorbuje viskózní tekutinu zvanou synoviální tekutina, která se vyrábí ve spojích. Jak se spoje pohybují, propojené povrchy chrupavky postupně uvolňují kapalinu, aby poskytovaly mazání. Jedním z problémů je, že po stlačení hydrogelu trvá nějaký čas, než se obnoví normální tvar.
Nyní, pod vedením Dr. SIAVASH soltanahmadi z Leeds University, vědci z instituce a Imperial College London zaujali jiný přístup. Stále používají hydrogel, který dokáže absorbovat a uvolňují maziva, ale tento gel je obsažen v porézní podpůrné matrici zvané poly dva methylsiloxan (PDMS).
Když je hydrogel / polymerní materiál vystaven tlakové síle, polymer může 14 až 19krát vydržet vlastní pevnost. Ve skutečnosti se elastický modul materiálu blíží gumě přírodní chrupavky.
Vědci se domnívají, že schopnost používat vodu jako účinné mazivo má širokou škálu aplikací v oblastech, jako je výroba energie a zdravotnické vybavení. To však obvykle vyžaduje jiný přístup než konvenční inženýrské systémy, které obvykle používají maziva na bázi oleje a tvrdé povrchové nátěry. Tento projekt jim pomáhá lépe porozumět těmto požadavkům a vyvíjet nové nástroje, které je splní.
V budoucnu mohou nové materiály na bázi chrupavky zpochybnit mnoho tradičních systémů mazání oleje. Výzkum byl publikován v časopise Applied Polymer materials.
