Боль в суставах — распространенная возрастная проблема, вызванная износом хряща.
Натуральный хрящ играет важную роль в амортизации суставов, но, к сожалению, он не очень хорошо восстанавливается после повреждений, вызванных возрастом или травмой. Текущие варианты лечения обычно ограничиваются обезболивающими, физиотерапией или, если ситуация зашла слишком далеко, полной реконструкцией колена. Но если новая работа команды ученых увенчается успехом, вскоре может появиться лучший вариант.
Мягкие и гибкие гидрогели были исследованы в качестве потенциальных материалов для замены хряща, но большинство из них были неспособны выдерживать большой вес. В 2020 году ученые создали гидрогель, свойства которого не уступали свойствам натурального хряща, но сейчас они разработали уже новую версию.
Новый гидрогель состоит из пропитанных поливиниловым спиртом волокон целлюлозы, делающих материал прочным при растяжении, что помогает ему вернуть первоначальную форму. Ученые также изменили метод его производства — вместо замораживания и размораживания, как у большинства гидрогелей, они отжигали его как стекло, что вызывает большее образование кристаллов в полимерной сетке.
Таким образом появился гидрогель с прочностью на растяжение 51 Мегапаскаль (МПа) и прочностью на давление 98 МПа. По словам команды, это на 26% выше прочности на растяжение и на 66% выше прочности на сжатие, чем у натурального хряща. Он также в пять раз прочнее на разрыв и в два раза прочнее на сжатие других гидрогелей.
После испытаний на трение, искусственная версия оказалась в три раза более износостойкой, чем натуральный хрящ.
Гидрогели было сложно прикрепить к кости в коленном суставе, поэтому исследователи также экспериментировали с имплантируемым устройством. Гидрогель цементируется и прикрепляется к титановой основе, которая затем прикрепляется к отверстию, оставленному поврежденным хрящом.
Имплантаты, изготовленные из этого материала, в настоящее время тестируются на животных, а клинические испытания на людях начнутся уже в апреле 2023 года.
Источник: Университет Дьюка (США)
