กระดูกอ่อนเป็นเนื้อเยื่ออ่อนๆ รอบข้อต่อ กระดูกอ่อนหุ้มปลายทั้งสองของข้อต่อ เช่น เข่ามนุษย์ เพื่อให้เคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่นโดยไม่ต้องสวมเนื้อเยื่อกระดูกด้านล่าง กระดูกอ่อนช่วยป้องกันการกดทับของการเดิน วิ่ง หรือยกของ
ในบทความที่ตีพิมพ์ใน Wall Street Journal นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลีดส์และอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอนได้ประกาศว่าพวกเขาได้จำลองคุณสมบัติของกระดูกอ่อนในวัสดุสังเคราะห์ที่หล่อลื่นตัวเองซึ่งต้องการการฉีดน้ำเป็นครั้งคราวเท่านั้น
Chen Gen: เทียม"กระดูกอ่อน" วัสดุรับน้ำหนักแบบใหม่ที่เลียนแบบธรรมชาติ
อันที่จริง คุณสมบัติรับน้ำหนักพิเศษของกระดูกอ่อนทำให้นักวิทยาศาสตร์พยายามสร้างวัสดุสังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติของกระดูกอ่อนมาหลายปี แต่จนถึงตอนนี้ ผลลัพธ์ของพวกเขาก็ปะปนกันไป ในช่วงแรกๆ ที่พยายามพัฒนาระบบกระดูกอ่อนเทียม นักวิจัยมักจะให้ความสำคัญกับการใช้ไฮโดรเจล ไฮโดรเจลในฐานะวัสดุดูดซับน้ำสามารถลดแรงเสียดทานได้เป็นอย่างดี แต่ทำงานได้ไม่ดีภายใต้แรงดัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วัสดุที่ผ่านมาคือเมทริกซ์ที่มีรูพรุนซึ่งประกอบด้วยเส้นใยคอลลาเจน โปรตีนโปรตีโอไกลแคน และเส้นใยอีลาสติน เมทริกซ์ดูดซับของเหลวหนืดที่เรียกว่าของเหลวไขข้อซึ่งผลิตในข้อต่อ ขณะที่ข้อต่อเคลื่อนไป พื้นผิวกระดูกอ่อนที่เชื่อมต่อถึงกันจะค่อยๆ ปล่อยของเหลวออกมาเพื่อให้มีการหล่อลื่น ปัญหาหนึ่งคือหลังจากที่ไฮโดรเจลถูกบีบอัด จะต้องใช้เวลาในการกู้คืนรูปร่างปกติ
ปัจจุบัน ภายใต้การนำของ Dr. SIAVASH soltanahmadi จากมหาวิทยาลัยลีดส์ นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันและ Imperial College London ได้ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป พวกเขายังคงใช้ไฮโดรเจลที่สามารถดูดซับและปล่อยสารหล่อลื่น แต่เจลนี้มีอยู่ในเมทริกซ์รองรับที่มีรูพรุนที่เรียกว่าโพลีทูเมทิลไซลอกเซน (PDMS)
เมื่อวัสดุไฮโดรเจล / โพลีเมอร์อยู่ภายใต้แรงอัด โพลีเมอร์สามารถทำให้เจลหล่อลื่นทนทานต่อความแข็งแรงของตัวเอง 14 ถึง 19 เท่า อันที่จริง โมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุนั้นใกล้เคียงกับของกระดูกอ่อนตามธรรมชาติ
นักวิจัยเชื่อว่าความสามารถในการใช้น้ำเป็นสารหล่อลื่นที่มีประสิทธิภาพมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านต่างๆ เช่น การผลิตพลังงานและอุปกรณ์ทางการแพทย์ อย่างไรก็ตาม การทำเช่นนี้มักจะต้องใช้แนวทางที่แตกต่างจากระบบวิศวกรรมทั่วไปที่มักใช้สารหล่อลื่นที่มีน้ำมันเป็นพื้นฐานและสารเคลือบพื้นผิวแข็ง โครงการนี้ช่วยให้พวกเขาเข้าใจข้อกำหนดเหล่านี้ได้ดีขึ้นและพัฒนาเครื่องมือใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้
ในอนาคต วัสดุจากกระดูกอ่อนชนิดใหม่อาจท้าทายระบบวิศวกรรมการหล่อลื่นน้ำมันแบบดั้งเดิมจำนวนมาก งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Applied Polymer Materials
