El cartílag és el teixit fibrós tou de l’articulació. El cartílag cobreix els dos extrems de l'articulació, com ara el genoll humà, de manera que es poden moure suaument entre si sense portar el teixit ossi inferior. El cartílag proporciona protecció contra la càrrega compressiva de caminar, córrer o aixecar.
Ara, en un document publicat al Wall Street Journal, investigadors de la Universitat de Leeds i de l’Imperial College de Londres han anunciat que han replicat les propietats del cartílag en un material sintètic autolubricant que només requereix injecció ocasional d’aigua.
Chen Gen:&artificial;&cartílag; un nou material portant imitant la naturalesa
De fet, les propietats especials de càrrega del cartílag han portat els científics a intentar crear un material sintètic amb propietats del cartílag durant molts anys. Però fins ara els seus resultats han estat mixtos. En els primers intents de desenvolupar sistemes de cartílag artificial, els investigadors tendeixen a centrar-se en l’ús d’hidrogels. Els hidrogels com a material absorbent d’aigua poden reduir molt bé la fricció, però tenen un rendiment baix a pressió.
Concretament, els materials anteriors són una matriu porosa composta de fibra de col·lagen, proteïna proteoglicà i fibra d’elastina. La matriu absorbeix un fluid viscós anomenat fluid sinovial, que es produeix a les articulacions. A mesura que les articulacions es mouen, les superfícies de cartílag interconnectades alliberen gradualment el fluid per proporcionar lubricació. Un dels problemes és que després de comprimir l’hidrogel, es necessita temps per recuperar la forma normal.
Ara, sota la direcció del doctor SIAVASH soltanahmadi de la Universitat de Leeds, els científics de la institució i l’Imperial College de Londres han adoptat un enfocament diferent. Encara utilitzen un hidrogel que pot absorbir i alliberar lubricants, però aquest gel es troba en una matriu de suport porosa anomenada poli dos metilsiloxà (PDMS).
Quan el material hidrogel / polímer està sotmès a una força de compressió, el polímer pot fer que el gel lubricant aguanti de 14 a 19 vegades la seva pròpia força. De fet, el mòdul elàstic del material s’acosta al del cartílag natural.
Els investigadors creuen que la capacitat d’utilitzar l’aigua com a lubricant eficaç té una àmplia gamma d’aplicacions en àrees com la producció d’energia i els equips mèdics. Tanmateix, això sol requerir un enfocament diferent dels sistemes d’enginyeria convencionals que solen utilitzar lubricants a base d’oli i recobriments de superfícies dures. Aquest projecte els ajuda a entendre millor aquests requisits i a desenvolupar noves eines per complir-los.
En el futur, els nous materials basats en el cartílag poden desafiar molts sistemes tradicionals d’enginyeria de greixatge d’oli. La investigació s’ha publicat a la revista Applied Polymer materials.
