تیم مهندسی هیدروژل های تقلیدی تاندون چند منظوره را توسعه می دهد

ترمیم یا جایگزینی تاندون های آسیب دیده یا بافت های باربر مشابه یکی از چالش های عمده در پزشکی بالینی است. تاندون های طبیعی بافت های غنی از آب هستند که استحکام و دوام مکانیکی فوق العاده ای از خود نشان می دهند. خواص مکانیکی آن‌ها از ساختارهای ریزمقیاس پیچیده‌ای ناشی می‌شود که شامل فیبرهای کلاژن سفت است که به صورت موازی و با پلیمرهای زیستی نرم نگهدارنده آب در هم آمیخته شده‌اند.

در طول دهه‌های گذشته، محققان سعی کرده‌اند از هیدروژل‌های مصنوعی، دسته‌ای از مواد غنی از آب که شبکه‌های پلیمری را شامل می‌شوند، برای تکرار ساختار و خواص تاندون‌های طبیعی استفاده کنند. این کار دشوار است زیرا هیدروژل های مصنوعی معمولا ضعیف و شکننده هستند. رفع این عدم تطابق، کاربردهای حیاتی در ترمیم بافت، ربات‌های زیست پزشکی، دستگاه‌های کاشتنی و بسیاری از فناوری‌های دیگر را ممکن می‌سازد.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر لیژی ژو از گروه مهندسی مکانیک در دانشکده مهندسی دانشگاه هنگ کنگ (HKU) نوع جدیدی از هیدروژل تقلیدی تاندون را با خواص مکانیکی فوق‌العاده مشابه با تاندون‌های طبیعی ساخته‌اند. چند منظوره برای کاربردهای زیست پزشکی

این تحقیق در منتشر شد پیشرفت علم، در مقاله ای با عنوان «هیدروژل های تقلیدی تاندون چند منظوره». این تحقیق همچنین در طبیعت به عنوان یک نکته برجسته تحقیقاتی

در این مطالعه، نانوالیاف آرامید مشتق شده از کولار، یک ماده پلیمری مورد استفاده در جلیقه‌ها و کلاه‌های ضد گلوله، با پلی وینیل الکل، پلیمر مصنوعی دیگر، برای ساخت هیدروژل‌های تقلیدی تاندون مخلوط شدند. با اعمال تنش کششی در طول فرآیند ساخت، نانوالیاف آرامید با توجه به جهت کشش با یکدیگر هم تراز شدند که منجر به ایجاد یک شبکه ناهمسانگرد با تقلید از ویژگی‌های ساختاری تاندون‌های طبیعی می‌شود.

فعل و انفعالات بین نانوالیاف سفت و پلیمرهای نرم، چقرمگی مکانیکی بالایی را به کامپوزیت ها می بخشد. این هیدروژل از 60 درصد آب تشکیل شده است در حالی که مدول یانگ عالی ~ 1 گیگا پاسکال و قدرت ~ 80 مگاپاسکال را نشان می دهد، که از سایر هیدروژل های مصنوعی برتری دارد. سطح هیدروژل‌ها را می‌توان برای هدایت رفتار سلول‌ها یا ادغام با حسگرهای بیوالکترونیکی نرم، کاربردی‌تر کرد.

دکتر ژو گفت: “ما یک پلت فرم مواد بیومیمتیک برای کاربردهای زیست پزشکی پیشرفته ایجاد کردیم. بلوک های سازنده مواد بسیاری از ویژگی های ساختاری تاندون های طبیعی را به تصویر می کشند که منجر به خواص شگفت انگیزی می شود که با هیدروژل های مصنوعی دیگر قابل دسترسی نیست.” از نظر مکانیکی قوی اما همچنین با مولکول‌های فعال زیستی و حسگرهای الکترونیکی نرم، قابلیت‌های حیاتی را برای ترمیم بافت و دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت فراهم می‌کند.”