Искусственный хрящ превосходит настоящий

22.08.2022

Ученые из Университета Дьюка (США) создали первый заменитель хряща на основе геля, который еще прочнее и долговечнее, чем настоящий хрящ, сообщает пресс-служба вуза.

Гидрогель изготовлен из водопоглощающих полимеров. Его можно сжимать и тянуть с большей силой, чем натуральный хрящ, и он в три раза более устойчив к износу.

Чтобы получить этот материал, команда наполнила тонкие листы целлюлозных волокон поливиниловым спиртом - полимером, состоящим из нитевидных цепочек повторяющихся молекул, - для образования геля.

Волокна целлюлозы действуют подобно волокнам коллагена в естественном хряще: они придают прочность гелю при растяжении. Поливиниловый спирт же помогает ему вернуться к своей первоначальной форме. В результате получается желеобразный материал, состоящий на 60% из воды. Он эластичный, но удивительно прочный. Этот материал крепится к титановой основе, которую устанавливают на место поврежденного хряща. 

Лабораторный хрящ оказался на 26% прочнее естественного хряща при растяжении, и на 66% прочнее при сжатии. Раньше, в попытке создать более прочные гидрогели, ученые использовали процесс замораживания-оттаивания. Он позволял получить кристаллы внутри геля, которые вытесняют воду и помогают удерживать полимерные цепи вместе. В новом исследовании вместо этого применили термическую обработку - отжиг, - чтобы заставить еще больше кристаллов сформироваться в полимерной сетке. 

Увеличив содержание кристаллов, исследователи смогли создать гель, способный выдерживать в пять раз большую нагрузку от растяжения и почти в два раза большую нагрузку от сжатия по сравнению с методами замораживания-оттаивания. Улучшенная прочность отожженного геля также помогла закрепить его на суставе и заставить его оставаться на месте. 

Искусственный гидрогель имитирует гладкую, скользкую и податливую природу настоящего хряща. При этом он защищает другие суставные поверхности от трения, когда они скользят по имплантату. Его поверхность оказалась в три раза прочнее поверхности настоящего хряща. 

Имплантаты из нового материала в настоящее время разрабатываются компанией Sparta Biomedical и тестируются на овцах. Исследователи готовятся начать клинические испытания на людях в следующем году.

<< Назад: Интерактивная панель Huawei IdeaHub S2 22.08.2022

>> Вперед: Усталость от мыслей 21.08.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Маргарин повышает риск старческого слабоумия 13.06.2025

Деменция, или старческое слабоумие, остается одной из самых серьезных и необратимых проблем современного здравоохранения. Несмотря на прогресс в медицине, эффективных методов лечения пока нет, поэтому особое внимание уделяется выявлению факторов риска и мерам профилактики. Среди них важную роль играют привычки питания, которые могут как снизить, так и повысить вероятность развития нейродегенеративных заболеваний. Одним из спорных продуктов, вызывающих все больше опасений, является маргарин - популярная замена сливочному маслу. Несмотря на свою распространенность, маргарин подвергается интенсивной химической обработке. По мнению Дэвида Винера, специалиста по фитнесу и здоровому образу жизни, работающего с приложением Freeletics на базе искусственного интеллекта, именно содержащийся в маргарине диацетил способен вызывать слипание белка бета-амилоида, который играет ключевую роль в патогенезе деменции и болезни Альцгеймера. Винер утверждает, что этот компонент не только способствует аг ...>>

Контактные линзы с инфракрасным зрением 13.06.2025

Инфракрасный свет представляет собой часть электромагнитного спектра с длиной волны более 700 нанометров - это волны, которые находятся за пределами видимого человеческому глазу диапазона. Благодаря своим свойствам инфракрасный свет широко используется в различных технологиях, от ночного видения до тепловизоров. Однако человеческий глаз не имеет способности воспринимать эти длинноволновые излучения, поэтому для наблюдения инфракрасного света до сих пор требовались громоздкие приборы, такие как ночные очки или камеры с инфракрасными детекторами. Это ограничивало их применение в повседневной жизни и профессиональной деятельности. Недавно команда ученых из Университета науки и технологий Китая под руководством нейроученого Тяня Сюэ разработала инновационные контактные линзы с наночастицами, способными преобразовывать инфракрасный свет в видимый. Этот процесс называется "восходящим преобразованием" (upconversion) - наноматериалы внутри линз меняют длинные инфракрасные волны на короткие ...>>

Ультратонкие водородные мембраны 12.06.2025

Водородные технологии приобретают все большее значение в глобальном переходе к экологически чистой энергетике. Одним из ключевых элементов таких систем являются мембраны, через которые происходит транспорт ионов в топливных элементах. Недавние разработки норвежской исследовательской лаборатории SINTEF открывают новые горизонты в этой области, предлагая ультратонкие мембраны, которые не только повышают эффективность, но и уменьшают затраты и вредное воздействие на окружающую среду. Новая мембрана, представленная специалистами SINTEF, имеет толщину всего 10 микрометров, что составляет примерно две трети от стандартной толщины в 15 микрометров. В пресс-релизе лаборатории описывается, что такой тонкий материал кажется сопоставимым с легчайшим листом бумаги формата А4, который при этом прочнее и тоньше многих аналогов. Этот значительный шаг вперед позволит существенно сократить себестоимость производства топливных элементов - примерно на 20%. При этом снижение толщины мембраны никак н ...>>

Мурчание одомашненных кошек 12.06.2025

Мурчание - один из самых узнаваемых и любимых звуков, исходящих от домашних кошек. Однако удивительно, что далеко не все мурлыкают одинаково, и причины этого долго оставались неясными. Недавнее исследование, проведенное учеными из Университета Киото в Японии, проливает свет на биологические основы этого явления, связывая его с определенными генетическими особенностями. В ходе работы ученые проанализировали поведение 280 домашних кошек, включая стерилизованных и кастрированных особей, а также представителей смешанных пород, живущих в домашних условиях. Основное внимание уделялось исследованию гена андрогенного рецептора, который, как оказалось, играет значительную роль в различиях между кошками по уровню мурчания. Оказалось, что особи, у которых присутствует короткий вариант этого гена, мурлычут заметно больше, чем те, у кого ген имеет длинную форму. Особенно интересно, что самцы с коротким типом гена проявляли более активное вокальное общение с людьми. Это свидетельствует о том, ...>>

Квантовая гравитация с холодным зеркалом 11.06.2025

Вопрос о том, как именно гравитация проявляется на квантовом уровне, долгое время оставался одной из самых больших загадок современной физики. Несмотря на успехи в квантовой механике и теории относительности, ученым до сих пор не удалось разработать полноценную квантовую теорию гравитации. Для этого необходимо понять, ведет ли себя гравитация как классическая сила или же подчиняется законам квантовой физики. В недавнем эксперименте исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) сделали важный шаг в этом направлении, охладив крошечный механический маятник до почти абсолютного нуля и изучив его поведение с невиданной точностью. Дончел Шин, исследователь из MIT, поясняет, что на сегодняшний день нет четкого способа проверить квантовую природу гравитации в лаборатории. Главной задачей является создание таких механических систем, которые одновременно достаточно массивны, чтобы ощутить влияние гравитации, и достаточно "квантовы", то есть лишены классического шума, чтобы ...>>

Случайная новость из Архива Скоростная флэш-память Samsung eUFS 3.1 512 ГБ 21.03.2020 Samsung Electronics сообщила о начале серийного выпуска скоростных модулей флэш-памяти eUFS (embedded Universal Flash Storage) 3.1 объемом 512 ГБ для следующего поколения флагманских смартфонов, планшетов и других мобильных устройств. Новая флэш-память eUFS 3.1 втрое быстрее прошлого поколения, изготовленного в соответствии со стандартом eUFS 3.0. Говоря конкретнее, новые модули обеспечивают пиковую скорость последовательной записи 1200 МБ/с против 410 МБ/с у моделей eUFS 3.0. Это более чем в два раза быстрее, чем у ПК с накопителем SATA (540 МБ/с) и в десять раз быстрее по сравнению с картой памяти microSD UHS-I (90 МБ/с). К слову, с момента освоения выпуска последних прошло немногим больше одного года. Заявленная пиковая скорость последовательного чтения составляет прежние 2100 МБ/с, максимальная производительность на операциях чтения с произвольным доступом заявлена на уровне 100 000 IOPS (прирост в 1,6 раза), а записи - 70 000 IOPS (прирост в 1,03 раза). В смартфонах с новой памятью eUFS 3.1 потребуется всего около 1,5 минуты для перемещения 100 ГБ данных, тогда как в моделях с UFS 3.0 эта же операция займет более четырех минут. Кроме модулей eUFS 3.1 максимального объема 512 ГБ, производитель предлагает версии объемом 128 и 256 ГБ. Они также будут использоваться в смартфонах, которые выйдут на рынок в этом году.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025