基于凱芙拉的人造軟骨

材料牛注：人造軟骨一直都是研究的熱點，但是想要做到接近人體軟骨的強度卻沒那么容易。下面，給大家帶來由美國和中國兩國研究人員共同制備的一種基于凱芙拉納米纖維的人造軟骨，強度與人體接近，讓我們一探究竟吧！

雖然軟骨是人體中最強的材料之一，但是制備能與之相當的人造軟骨卻被證實很具挑戰性。

但是現在，美國密歇根大學和中國江南大學的研究人員開發出了一種名為“Kevlarrtilage”的模仿人體軟骨強度的人造凱芙拉纖維軟骨。

負責這項研究的密歇根大學工程學教授Joseph B. Kotov在一份聲明中說：“我們知道人體大部分都是由水組成的，所有生命都是這樣，而我們的身體卻有很多結構穩定性。研究軟骨就是研究生命形式到底是如何將有時難以想象的一些特性結合在一起的。”

研究人員使用了一種基于凱芙拉纖維的水凝膠，它將堅韌的凱芙拉納米纖維（用于制造防彈背心的“芳綸”纖維）與聚乙烯醇（PVA，一種常用于水凝膠軟骨替代物的材料）結合了在一起。

天然軟骨（含水量約為80％）是由蛋白質和其他生物分子組成的網絡，它通過抵抗其腔室內的水流來獲得強度。

水的壓力對該網絡進行重新配置，使其變形而不破裂，并在此過程中釋放水。隨后網絡通過吸收水分得到恢復，使膝蓋等關節能夠承受很高對沖擊力。

但是，如果上述過程反復運行，將對骨骼之間的軟骨造成猛擊，迫使水流出，使軟骨變得更加柔軟。而跑步者休息后，軟骨重新吸收水，使其再次具備強大的抗壓縮性。

合成軟骨模擬這個過程，在壓力下釋放水分，然后通過吸收水得到恢復。

芳綸納米纖維構建材料的框架，而當材料暴露于拉伸或壓縮時，PVA捕集網絡內的水。

Kotov表示，人造設計也可能被用來取代其他軟組織。

他說：“我們體內有很多膜需要相同的性能。我想估算有多少。”

他補充說：“我會與醫生討論急需的地方，以及可以使我們取得最好的進展和最大的影響的性能交集點。”

原文鏈接：Kevlar-Based Material Mimics Real Cartilage

本文由材料人編輯部黃亞編譯，點我加入材料人編輯部。

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