Dizdeki kıkırdak dokunun bir insanın beden ağırlığını taşıyacak kadar güçlü; ekleme yastık görevi görecek kadar da yumuşak olan benzersiz yapısının laboratuvar ortamında taklit edilmesi bir hayli zordur. Araştırmacılar, yapay bir jel üreterek diz kıkırdağının gücüne ve dayanıklılığına ilk kez yaklaşabildiler.
Bu yeni hidrojel yapı, su emici polimer malzemelerden meydana geliyor. Zaman içerisinde oluşacak yıpranmalara dayanabileceği tahmin ediliyor. Hasarlı kıkırdak yerine geçebileceği öngörülen hidrojelin diz protezi ameliyatlarına bir alternatif sunabileceği de düşünülüyor.
Kıkırdak kendini iyileştirme ve onarma yeteneğine sahip bir yapı olsa da, Duke Üniversitesi'nde makine mühendisliği ve malzeme bilimi profesörü olan Ken Gall’ın belirttiğine göre ilerleyen yaş, kıkırdağın çok fazla aşınması veya bazı travmalardan sonra tedavisi zorlaşıyor.
Diz protezlerinin kullanım süresinin de sadece 20 yıl olduğu göz önünde bulundurulursa, ameliyatını ertelemek veya ameliyat fikrinden tamamen uzak hastalar için yapay kıkırdak iyi bir alternatif olacak gibi görünüyor.
Hidrojeller 1970'lerden beri kıkırdak ikamesi olarak kullanılmak üzere araştırılan yapılardır. Araştırmacılar kaygan ve şok emici oldukları ve ayrıca yakındaki hücrelere zarar vermedikleri için bu malzemelere ilgi duyuyorlar. Ancak şimdiye kadar diz gibi yük taşıyan eklemlerde kullanılmak için çok zayıf oldukları düşünülüyordu.
Araştırmacılar bu inancı değiştirmek üzere yola çıktılar. Kimya profesörü Ben Wiley, “Kıkırdağın mekanik özelliklerine sahip ilk hidrojeli yapmak için yola çıktık” diyor.
Yeni hidrojel iç içe iki polimer ağdan oluşuyor: biri esnek spagetti benzeri ipliklerden yapılmış, diğeri ise uzunlukları boyunca negatif yükleri olan daha sert ve sepet benzeri bir yapı. Bunlar, üçüncü bir bileşen olan selüloz liflerinden oluşan bir ağ ile güçlendiriliyor.
Jel gerildiğinde, selüloz lifleri çekmeye karşı direniyor ve malzemeyi bir arada tutmaya yardımcı oluyor. Sıkıldığında, sert polimer zincirleri boyunca negatif yükler birbirini itiyor ve suya yapışarak orijinal şekline geri dönmesine yardımcı oluyor.
Ortaya çıkan materyalin, diğer hidrojellerle karşılaştırıldığında, hem sıkıştırma hem de germe altında kıkırdak kadar güçlü olduğu görüldü.
Araştırma, Advanced Functional Materials ’da yayınlandı.
