Просто добавь воды: инженеры создали синтетическую смазку, имитирующую живые хрящи
Новый искусственный материал почти полностью имитируют наши хрящи, обеспечивая отличный уровень смазывания рабочих поверхностей
Хрящ покрывает концы костей в суставах, таких как коленные, позволяя им плавно перемещаться друг относительно друга, не разрушая костную ткань под ними. Он состоит из пористой матрицы коллагеновых волокон, протеогликанов и волокон эластина. Эта матрица поглощает вязкую жидкость, известную как синовиальная жидкость, которая вырабатывается в суставах.
По мере движения сустава соприкасающиеся поверхности хряща постепенно высвобождают эту жидкость, обеспечивая смазку. В то же время абсорбированная жидкость также помогает хрящу противостоять необратимой деформации под действием сил сжатия благодаря гидроупругому эффекту. И хотя исследователи ранее пытались создать искусственный хрящ, они обычно использовали мягкие гидрогели, которые не справляются с такими силами.
Под руководством доктора Сиаваша Солтанахмади из Университета Лидса ученые из этого института и Имперского колледжа Лондона выбрали другой подход. Они по-прежнему используют гидрогель, который может впитывать и выделять смазку — в данном случае воду — но этот гель содержится в пористой поддерживающей матрице из полимера на основе силикона, называемого полидиметилсилоксаном (ПДМС).
Когда гидрогель/полимерный материал подвергается сжимающей силе, полимер позволяет смазочному гелю выдерживать в 14-19 раз большую нагрузку, чем он мог бы сам по себе. Фактически, модуль упругости материала близок к модулю упругости натурального хряща.
«Мы разработали материал для инженерных приложений, который имитирует некоторые из наиболее важных свойств хрящей, и это стало возможным только потому, что мы нашли способ имитировать то, как это делает природа», — признался Солтанахмади. «В инженерии есть много применений для синтетического материала, который является мягким, но может выдерживать большие нагрузки с минимальным износом, например, в подшипниках».