罗宾·阿
杜克大学史密斯 杜克大学的研究人员开发出了第一种基于凝胶的人造软骨，其强度与真软骨相当
一个四分之一大小的圆盘可以承受一个100磅重的壶铃的重量而不会撕裂或变形
信用:杨
膝盖骨头之间又薄又滑的软骨层是神奇的东西:足够结实，可以承受一个人的重量，但经过几十年的反复使用，又足够柔软，可以缓冲关节的冲击
这种软硬兼施的组合在实验室里很难复制
但是现在，杜克大学的研究人员说，他们已经创造了一种实验凝胶，这是第一种与实物的强度和耐用性相匹配的凝胶
这种材料可能看起来像果冻的远亲——确实如此——但它非常坚固
这是60%的水，但一个四分之一大小的圆盘可以承受100磅重的壶铃的重量，而不会撕裂或变形
它的开发人员说，这是第一种水凝胶——一种由吸水聚合物制成的材料——能够承受拉力和重载荷以及人体软骨，而不会随着时间的推移而磨损。
由杜克大学化学和材料科学家本·威利和肯·加尔领导的这项研究有朝一日可能为膝盖有问题的人提供受损软骨的替代物，以及美国60万例膝盖替代手术的替代物
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每年
软骨是一种光滑的橡胶组织，覆盖在骨头的末端，使它们能够平滑地相互滑动，软骨有助于吸收每一步的巨大力量——通常是你体重的2到3倍
然而，软骨自身的愈合和修复能力也很有限
杜克大学机械工程和材料科学教授加尔说，一旦因年龄、过度使用或外伤而磨损，就很难治疗
对于那些希望避免或推迟可能只持续20年的膝关节置换手术的患者来说，人工软骨可以有所帮助
自20世纪70年代以来，水凝胶已被探索用作软骨替代品，并被用于软性隐形眼镜和一次性尿布
研究人员被这些材料所吸引，因为它们滑溜溜的，吸收震动的特性，而且它们不会伤害附近的细胞
但是到目前为止，它们被证明太弱了，不能用于像膝盖这样的承重关节
杜克团队开始改变这种状况
杜克大学的化学教授威利说:“我们着手制造第一种具有软骨机械特性的水凝胶。”
这种新的水凝胶由两个相互缠绕的聚合物网络组成:一个由有弹性的意大利面条状的线组成，另一个更坚硬，像篮子一样，沿着它们的长度带有负电荷
第三种成分，纤维素纤维的网状结构，强化了这些纤维
当凝胶被拉伸时，纤维素纤维抵抗拉伸，并帮助将材料保持在一起
当它被挤压时，沿着刚性聚合物链的负电荷相互排斥，并粘附在水中，帮助它弹回到原来的形状
获得化学博士学位的合著者宸妃·杨说:“只有这三种成分的组合既柔韧又坚硬，因此很强。”
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在威利的实验室
当研究人员将所得材料与其他水凝胶进行比较时，他们的水凝胶是唯一一种在挤压和拉伸下都像软骨一样坚固的材料
在一项实验中，研究小组对它进行了10万次重复拉伸，这种材料与用于骨植入的多孔钛一样好，“这超出了我们最初的预期，”合著者威廉·科舒特博士说
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Gall实验室的学生
他们还将这种新材料与天然软骨摩擦了一百万次
他们发现它光滑的自润滑表面像真的一样耐磨，比目前美国食品和药物管理局批准用于大脚趾的合成软骨植入物耐磨四倍
威利说，将材料从实验室转移到诊所至少还需要三年时间
初步安全性测试表明，这种材料对实验室培养的细胞无毒
下一步是设计一种可以在羊身上测试的植入物
但是研究小组表示，最终这项研究可以为膝盖疼痛的人提供新的选择，让他们重新开始做他们喜欢的事情，而不需要像软骨修复或膝盖置换手术那样的长恢复时间和有限的生命
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