基于凯芙拉的人造软骨

材料牛注：人造软骨一直都是研究的热点，但是想要做到接近人体软骨的强度却没那么容易。下面，给大家带来由美国和中国两国研究人员共同制备的一种基于凯芙拉纳米纤维的人造软骨，强度与人体接近，让我们一探究竟吧！

虽然软骨是人体中最强的材料之一，但是制备能与之相当的人造软骨却被证实很具挑战性。

但是现在，美国密歇根大学和中国江南大学的研究人员开发出了一种名为“Kevlarrtilage”的模仿人体软骨强度的人造凯芙拉纤维软骨。

负责这项研究的密歇根大学工程学教授Joseph B. Kotov在一份声明中说：“我们知道人体大部分都是由水组成的，所有生命都是这样，而我们的身体却有很多结构稳定性。研究软骨就是研究生命形式到底是如何将有时难以想象的一些特性结合在一起的。”

研究人员使用了一种基于凯芙拉纤维的水凝胶，它将坚韧的凯芙拉纳米纤维（用于制造防弹背心的“芳纶”纤维）与聚乙烯醇（PVA，一种常用于水凝胶软骨替代物的材料）结合了在一起。

天然软骨（含水量约为80％）是由蛋白质和其他生物分子组成的网络，它通过抵抗其腔室内的水流来获得强度。

水的压力对该网络进行重新配置，使其变形而不破裂，并在此过程中释放水。随后网络通过吸收水分得到恢复，使膝盖等关节能够承受很高对冲击力。

但是，如果上述过程反复运行，将对骨骼之间的软骨造成猛击，迫使水流出，使软骨变得更加柔软。而跑步者休息后，软骨重新吸收水，使其再次具备强大的抗压缩性。

合成软骨模拟这个过程，在压力下释放水分，然后通过吸收水得到恢复。

芳纶纳米纤维构建材料的框架，而当材料暴露于拉伸或压缩时，PVA捕集网络内的水。

Kotov表示，人造设计也可能被用来取代其他软组织。

他说：“我们体内有很多膜需要相同的性能。我想估算有多少。”

他补充说：“我会与医生讨论急需的地方，以及可以使我们取得最好的进展和最大的影响的性能交集点。”

原文链接：Kevlar-Based Material Mimics Real Cartilage

本文由材料人编辑部黄亚编译，点我加入材料人编辑部。

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