據(jù)New Atlas報(bào)道，當(dāng)膝蓋等關(guān)節(jié)的軟骨受損時(shí)，它的愈合速度非常慢。然而，一種實(shí)驗(yàn)性的新生物混合材料有一天可以取代它，甚至可以促進(jìn)新的天然軟骨的生長(zhǎng)。

設(shè)計(jì)人工軟骨的挑戰(zhàn)之一在于這樣一個(gè)事實(shí)，即像它的天然對(duì)應(yīng)物一樣，這種材料必須有足夠的延展性，可以隨著關(guān)節(jié)的彎曲而彎曲，但也要有足夠的韌性來承受不斷施加在它身上的負(fù)載。

過去，由膠原蛋白、纖維蛋白或透明質(zhì)酸等天然聚合物制成的物質(zhì)被提出來作為替代材料，純粹的合成物質(zhì)也是如此。據(jù)康奈爾大學(xué)的科學(xué)家稱，這兩種方法都沒有成功結(jié)合真正軟骨的兩個(gè)關(guān)鍵品質(zhì)。

考慮到這一限制，研究人員開發(fā)了一種生物混合材料，由懸浮在合成水凝膠中的天然膠原蛋白纖維組成。這種凝膠是兩性離子的，這意味著其中的每個(gè)離子都帶有正電荷和負(fù)電荷。

當(dāng)水凝膠和膠原蛋白最初混合時(shí)，凝膠中的離子與膠原蛋白纖維中帶正電和負(fù)電的離子相互作用，導(dǎo)致后者自我組裝成一個(gè)像天然膠原蛋白那樣的相互連接的網(wǎng)絡(luò)。因此，所產(chǎn)生的材料是堅(jiān)韌和有彈性的，但也是柔軟和有彈性的。

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，研究人員發(fā)現(xiàn)這種生物混合材料“接近”天然關(guān)節(jié)軟骨的性能--它的彈性比沒有添加膠原蛋白的齊聚物凝膠高40%，而且它擁有11倍的斷裂能(這是衡量耐久性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn))。此外，由于這種新材料具有生物相容性，它可以作為鄰近軟骨細(xì)胞的宿主，這些細(xì)胞遷移到其中并進(jìn)行繁殖。

與Lawrence Bonassar教授一起領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的副教授Nikolaos Bouklas說：“最終，我們想創(chuàng)造一些用于再生醫(yī)學(xué)的東西，例如一塊可以承受一些初始負(fù)荷的支架，直到組織完全再生。有了這種材料，你可以用細(xì)胞3D打印一個(gè)多孔的支架，最終可以在支架周圍形成實(shí)際的組織。”

這項(xiàng)研究在最近發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》的一篇論文中進(jìn)行了描述。