La cartilagine è il tessuto fibroso molle intorno all'articolazione. La cartilagine copre entrambe le estremità dell'articolazione, come il ginocchio umano, in modo che possano muoversi agevolmente l'una con l'altra senza indossare il tessuto osseo sottostante. La cartilagine fornisce protezione dal carico di compressione di camminare, correre o sollevare.
Ora, in un articolo pubblicato sul Wall Street Journal, i ricercatori della Leeds University e dell'Imperial College di Londra hanno annunciato di aver replicato le proprietà della cartilagine in un materiale sintetico autolubrificante che richiede solo occasionali iniezioni di acqua.
Chen Gen:&artificiale quot;cartilagine", un nuovo materiale portante che imita la natura
In effetti, le speciali proprietà portanti della cartilagine hanno portato gli scienziati a provare a creare un materiale sintetico con proprietà cartilaginee per molti anni. Ma finora, i loro risultati sono stati contrastanti. Nei primi tentativi di sviluppare sistemi di cartilagine artificiale, i ricercatori tendevano a concentrarsi sull'uso degli idrogel. Gli idrogel come materiale che assorbe l'acqua possono ridurre molto bene l'attrito, ma hanno prestazioni scadenti sotto pressione.
Nello specifico, i materiali passati sono a matrice porosa composta da fibra di collagene, proteina proteoglicano e fibra di elastina. La matrice assorbe un fluido viscoso chiamato liquido sinoviale, che viene prodotto nelle articolazioni. Mentre le articolazioni si muovono, le superfici cartilaginee interconnesse rilasciano gradualmente il fluido per fornire lubrificazione. Un problema è che dopo che l'idrogel è stato compresso, ci vuole tempo per recuperare la forma normale.
Ora, sotto la guida del Dr. SIAVASH soltanahmadi dell'Università di Leeds, gli scienziati dell'istituto e dell'Imperial College di Londra hanno adottato un approccio diverso. Usano ancora un idrogel in grado di assorbire e rilasciare lubrificanti, ma questo gel è contenuto in una matrice di supporto porosa chiamata poli due metilsilossano (PDMS).
Quando il materiale idrogel/polimero è sottoposto a forza di compressione, il polimero può far resistere il gel lubrificante da 14 a 19 volte la propria forza. Infatti il modulo elastico del materiale è vicino a quello della cartilagine naturale.
I ricercatori ritengono che la capacità di utilizzare l'acqua come lubrificante efficace abbia un'ampia gamma di applicazioni in settori quali la produzione di energia e le apparecchiature mediche. Tuttavia, questo di solito richiede un approccio diverso rispetto ai sistemi di ingegneria convenzionali che in genere utilizzano lubrificanti a base di olio e rivestimenti per superfici dure. Questo progetto li aiuta a comprendere meglio questi requisiti ea sviluppare nuovi strumenti per soddisfarli.
In futuro, i nuovi materiali a base di cartilagine potrebbero sfidare molti sistemi tradizionali di ingegneria della lubrificazione ad olio. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Applied Polymer Materials.
