Cartilagine

May 16, 2023

Come saprà chiunque soffra di artrite, la cartilagine svolge un ruolo vitale nel consentire alle nostre articolazioni di muoversi liberamente. Gli scienziati hanno ora replicato le sue qualità in un materiale sintetico autolubrificante, che necessita solo di infusioni occasionali di acqua.

La cartilagine ricopre le estremità delle ossa delle articolazioni, come le ginocchia, permettendo loro di muoversi agevolmente l'una contro l'altra senza consumare il tessuto osseo sottostante. È costituito da una matrice porosa di fibre di collagene, proteine ​​proteoglicane e fibre proteiche di elastina. Quella matrice assorbe un liquido viscoso noto come liquido sinoviale, che viene prodotto nelle articolazioni.

Mentre l'articolazione si muove, le superfici cartilaginee di interfaccia rilasciano gradualmente il fluido, fornendo lubrificazione. Allo stesso tempo, il fluido assorbito aiuta anche la cartilagine a resistere alla deformazione irreversibile causata dalle forze di compressione, grazie ad un effetto idroelastico. E sebbene i ricercatori abbiano già tentato di creare cartilagine artificiale, in genere hanno utilizzato idrogel morbidi che non riescono a far fronte a tali forze.

Guidati dal dottor Siavash Soltanahmadi dell'Università di Leeds, gli scienziati di quell'istituzione e dell'Imperial College di Londra hanno adottato un approccio diverso. Stanno ancora utilizzando un idrogel in grado di assorbire e rilasciare un lubrificante – in questo caso acqua – ma quel gel è contenuto all'interno di una matrice porosa di supporto di un polimero a base di silicone chiamato polidimetilsilossano (PDMS).

Quando il materiale idrogel/polimero è sottoposto a forza di compressione, il polimero consente al gel lubrificante di resistere da 14 a 19 volte più forza di quanto potrebbe resistere da solo. Il modulo elastico del materiale, infatti, si avvicina a quello della cartilagine naturale.

"Ora abbiamo sviluppato un materiale per applicazioni ingegneristiche che imita alcune delle proprietà più importanti presenti nella cartilagine, ed è stato possibile solo perché abbiamo trovato un modo per imitare il modo in cui lo fa la natura", afferma Soltanahmadi. "Ci sono molte applicazioni in ingegneria per un materiale sintetico che è morbido ma può sopportare carichi pesanti con un'usura minima, come nei cuscinetti."

La ricerca è descritta in un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Applied Polymer Materials.

Fonte: Università di Leeds