El delgado, La capa resbaladiza de cartílago entre los huesos de la rodilla es algo mágico:lo suficientemente fuerte como para soportar el peso de una persona, pero lo suficientemente suave y flexible para amortiguar la articulación contra impactos, durante décadas de uso repetido. Esa combinación de suave pero fuerte ha sido difícil de reproducir en el laboratorio. Pero ahora, Los investigadores de la Universidad de Duke dicen que han creado un gel experimental que es el primero en igualar la resistencia y durabilidad del producto real.

El material puede parecer un primo lejano de Jell-O, que es, pero es increíblemente fuerte. Es 60% de agua pero un solo disco del tamaño de un cuarto puede soportar el peso de una pesa rusa de 100 libras sin romperse ni perder su forma.

Sus desarrolladores dicen que es el primer hidrogel, un material hecho de polímeros absorbentes de agua, capaz de soportar tirones y cargas pesadas, así como el cartílago humano. sin desgastarse con el tiempo.

Dirigido por los científicos de química y materiales de Duke, Ben Wiley y Ken Gall, la investigación podría algún día ofrecer a las personas con problemas de rodilla un reemplazo para el cartílago dañado, y una alternativa al 600, 000 cirugías de reemplazo de rodilla realizadas en los EE. UU. Cada año.

Un tejido suave y gomoso que cubre los extremos de los huesos y les permite deslizarse suavemente entre sí. el cartílago ayuda a absorber una gran cantidad de fuerza con cada paso, por lo general entre dos y tres veces su peso corporal.

Sin embargo, el cartílago también tiene una capacidad limitada para curarse y repararse a sí mismo. Una vez usado por la edad, uso excesivo o trauma es difícil de tratar, dijo Gall, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Duke.

Para los pacientes que desean evitar o posponer un reemplazo de rodilla que solo puede durar 20 años, el cartílago artificial puede ayudar. Los hidrogeles se han explorado para su uso como sustituto del cartílago desde la década de 1970 y se utilizan en lentes de contacto blandas y pañales desechables. Los investigadores se sienten atraídos por estos materiales debido a su deslizamiento, propiedades de absorción de impactos y porque no dañan las células cercanas. Pero hasta ahora han demostrado ser demasiado débiles para usarse en articulaciones que soportan cargas como la rodilla.

El equipo de Duke se propuso cambiar eso. "Nos propusimos hacer el primer hidrogel que tenga las propiedades mecánicas del cartílago, "dijo Wiley, profesor de química en Duke.

El nuevo hidrogel consta de dos redes de polímeros entrelazadas:una hecha de hebras elásticas como espaguetis y la otra más rígida y en forma de canasta. con cargas negativas a lo largo de su longitud. Estos están reforzados con un tercer ingrediente, una red de fibras de celulosa.

Cuando el gel se estira, las fibras de celulosa resisten la tracción y ayudan a mantener unido el material. Y cuando se aprieta, las cargas negativas a lo largo de las cadenas rígidas de polímero se repelen y se adhieren al agua, ayudándolo a volver a su forma original.

"Solo esta combinación de los tres componentes es flexible y rígida y, por lo tanto, fuerte, "dijo el coautor Feichen Yang, quien obtuvo un doctorado en química. en el laboratorio de Wiley.

Cuando los investigadores compararon el material resultante con otros hidrogeles, el suyo era el único que era tan fuerte como un cartílago tanto bajo aplastamiento como estiramiento.

En un experimento, el equipo lo sometió a 100, 000 ciclos de tirones repetidos, y el material se mantuvo tan bien como el titanio poroso utilizado para implantes óseos, "que superó nuestras expectativas iniciales, "dijo el coautor William Koshut, un doctorado estudiante en el laboratorio de Gall.

También frotaron el nuevo material contra el cartílago natural un millón de veces. Descubrieron que es suave La superficie resbaladiza autolubricante es tan resistente al desgaste como la realidad y cuatro veces más resistente al desgaste que los implantes de cartílago sintético actualmente aprobados por la FDA para su uso en el dedo gordo del pie.

Mover el material del laboratorio a la clínica llevaría al menos otros tres años, Dijo Wiley. Las pruebas de seguridad iniciales sugieren que el material no es tóxico para las células cultivadas en laboratorio. El siguiente paso es diseñar un implante que puedan probar en ovejas.

Pero el equipo dice que eventualmente la investigación podría ofrecer nuevas opciones para las personas con dolor de rodilla. y hacer que vuelvan a hacer las cosas que aman sin los largos tiempos de recuperación y la vida limitada asociados con la reparación del cartílago o la cirugía de reemplazo de rodilla.