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Um disco do tamanho de um quarto de material suportando o peso de um kettlebell de 100 libras. Universidade Feichen Yang / Duke
A fina camada de cartilagem que reside entre os ossos do joelho é impressionante. É forte o suficiente para suportar o peso de uma pessoa, mas macio o suficiente para amortecer a junta contra impactos e décadas de uso repetido.
Essa combinação foi difícil de reproduzir em um laboratório - até agora. Um grupo de pesquisadores da Duke University assumiu a tarefa e, ao fazê-lo, criou um hidrogel experimental que é o primeiro a igualar a resistência e flexibilidade da cartilagem do joelho.
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Um hidrogel que pode suportar cargas pesadas
Apesar do fato de que o material criado pelos pesquisadores é 60 por cento água, um único disco do tamanho de um quarto pode suportar o peso de um kettlebell de 100 libras sem rasgar ou perder sua forma, os pesquisadores dizem em seu artigo publicado emMateriais Funcionais Avançados.
Os criadores dizem que é o primeiro hidrogel - um material feito de polímeros que absorvem água - que é durável e capaz de suportar cargas pesadas, bem como a cartilagem humana.
Os pesquisadores, liderados pelos cientistas de química e materiais da Duke, Ben Wiley e Ken Gall, esperam que seu trabalho um dia permita que pessoas com problemas nos joelhos consigam uma substituição para a cartilagem danificada. Tal desenvolvimento forneceria uma alternativa às 600.000 cirurgias de substituição do joelho que são realizadas somente nos EUA a cada ano.
Embora os hidrogéis tenham sido usados por anos em substituições de cartilagem, eles nunca foram duráveis o suficiente para a articulação do joelho de suporte de carga.
A equipe da Duke assumiu a missão de mudar isso: “Decidimos fazer o primeiro hidrogel com as propriedades mecânicas da cartilagem”, disse Wiley, professor de química da Duke, em um comunicado à imprensa.
Um material resistente a compressão e compressão
O novo hidrogel é feito a partir de duas redes poliméricas entrelaçadas. Um é feito de fios elásticos, enquanto o outro é mais entrelaçado e rígido. Ambos têm cargas negativas ao longo de seu comprimento. As duas redes de polímeros são então reforçadas com uma malha de fibras de celulose.
As fibras de celulose resistem à tração quando o gel é esticado e ajudam a manter o material coeso. As cargas negativas, por sua vez, se repelem e grudam na água, ajudando o hidrogel a manter sua forma original quando pressionado.
“Apenas esta combinação de todos os três componentes é flexível e rígida e, portanto, forte”, disse o co-autor Feichen Yang, que recebeu um Ph.D. em química. no laboratório de Wiley.
Depois de comparar seu material com outros hidrogéis - um teste viu os pesquisadores submetê-lo a 100.000 ciclos de puxões repetidos - a equipe decidiu que seu material era apenas comparável à resistência da cartilagem tanto sob compressão quanto alongamento.
Levar o material do laboratório para a clínica levará pelo menos mais três anos, disse Wiley. Embora os testes iniciais sugiram que o material não é tóxico para células cultivadas em laboratório, a próxima etapa é projetar um implante que a equipe possa testar em ovelhas.
Em última análise, a equipe diz que sua pesquisa pode constituir um grande avanço na saúde e na medicina, pois pode fazer com que as pessoas com dor no joelho se recuperem em uma fração do tempo, ao mesmo tempo que elimina a vida útil limitada associada ao reparo da cartilagem e substituição do joelho cirurgia.
