케블라 기반 인공 연골은 진짜의 마법을 모방합니다/미시간 대학교 뉴스

앤아버—약 80%의 물입니다 연골의 비교할 수없는 액체 강도는 우리 몸에 가장 힘든 힘의 일부를 견딜.

합성 물질은 일치 할 수 없습니다—”케블라 틸”은 미시간 대학과 강남 대학의 연구자들에 의해 개발 될 때까지.

“우리는 우리가 주로 물—모든 생명체—로 구성되어 있다는 것을 알고 있지만 우리 몸은 많은 구조적 안정성을 가지고 있습니다.” “연골을 이해하는 것은 생명체가 때로는 생각할 수없는 특성을 어떻게 결합 할 수 있는지 이해하는 것입니다.”

관절 부상을 입은 많은 사람들은 무릎의 연골을 제거하거나 교체하는 수술을받는 미국의 850,000 환자와 같이 연골을 대체 할 수 있습니다.

합성 연골의 다른 종류는 이미 임상 시험을 겪고 있지만,이러한 물질은 연골 속성 중에서 선택 두 캠프로 분류,강도와 물 함량의 가능성 조합을 달성 할 수 없습니다.

연골의 물성을 모방한 다른 합성 물질들은 세포가 번창하는데 필요한 영양분을 운반하기에 충분한 물을 포함하지 않는다고 코토프는 말했다.

한편,물(길고 유연한 분자 네트워크에 물 통합)을 자연 연골을 형성하는 연골 세포 세포의 성장을 지원하기에 충분한 물로 설계 할 수 있습니다. 그러나 그 하이드로 겔은 특히 강하지 않습니다. 그들은 어떤 연골 처리할 수 있는 균주의 일부분에서 눈물.

새로운 케블라 기반의 하이드로 겔은 방탄 조끼를 만드는 것으로 가장 잘 알려진”아라미드”섬유 인 케블라의 거친 나노 섬유 네트워크를 폴리 비닐 알코올 또는 폴리 비닐 알콜이라고 불리는 하이드로 겔 연골 대체물에 일반적으로 사용되는 재료와 결합하여 연골의 마법을 재현합니다.

자연 연골에서 단백질과 다른 생체 분자의 네트워크는 챔버 사이의 물 흐름에 저항함으로써 힘을 얻습니다. 물로부터의 압력은 네트워크를 재구성하여 파괴하지 않고 변형시킬 수 있습니다. 물 과정에서 해제 되 고 네트워크 물 나중에 흡수 하 여 복구 합니다.

이 메커니즘은 무릎과 같은 고 충격 관절이 처벌 세력에 맞설 수있게합니다. 반복 실행 파운드 뼈 사이의 연골,물 밖으로 강제 하 고 연골을 더 유연 하 게 만드는 결과. 그런 다음 주자가 쉬면 연골이 물 을 흡수하여 압축에 대한 강한 저항력을 다시 제공합니다.

합성 연골은 스트레스 물 방출 후 스폰지처럼 물 흡수하여 회복,같은 메커니즘을 자랑합니다. 아라미드 나노섬유는 재료의 틀을 구축하고,피바가 연신 또는 압축에 노출될 때 네트워크 내부에 물 트랩을 설치합니다. 92%의 물이었던 재료의 버전조차도 연골과 강도가 비슷했으며 70%의 버전은 고무의 탄력성을 달성했습니다.

아라미드 나노섬유와 피바가 인접한 세포에 해를 끼치 지 않기 때문에,코토프는 이 합성 연골이 무릎의 깊은 부분과 같은 일부 상황에 적합한 임플란트가 될 수 있다고 예상한다. 그는 또한 연골 세포가 하이브리드 연골을 생산하기 위해 합성 네트워크 내부에 거주 할 수 있는지 궁금합니다.

그러나 그의 잠재적 인 응용은 연골에 국한되지 않습니다. 그는 아라미드 나노 섬유,물 및 물의 다른 비율로 유사한 네트워크가 다른 연조직을 위해 서있을 수 있다고 의심한다.

“우리는 동일한 특성을 필요로하는 많은 막을 몸에 가지고 있습니다. 나는 공간을 평가하고 싶다”고 코토프는 말했다. “나는 급성 필요가 어디에 대해 의사들과 이야기 할 것이며,이 속성의 교차점이 우리가 최고의 진전과 가장 큰 영향을 미칠 수 있는지에 대해 이야기 할 것입니다.”

코토프는 바이오인터페이스 연구소의 일원으로,유엠엠의 공학과 의과대학 연구자들을 위한 공유 공간을 제공한다. 그는 또한 화학 공학,재료 과학 및 공학,고분자 과학 및 공학 교수이기도합니다.

최근 첨단 소재에 발표 된이 연구는”비 생물 적 자기 조직화 나노 섬유 네트워크를 가진 물 풍부한 생체 모방 복합 재료.”그것은 국방부에서 추가 자금,국립 과학 재단에 의해 지원되었다. 대학은 시장에 기술을 가지고 특허 보호 및 파트너를 찾고 있습니다.