據(jù)New Atlas報道，當膝蓋等關節(jié)的軟骨受損時，它的愈合速度非常慢。然而，一種實驗性的新生物混合材料有一天可以取代它，甚至可以促進新的天然軟骨的生長。

設計人工軟骨的挑戰(zhàn)之一在于這樣一個事實，即像它的天然對應物一樣，這種材料必須有足夠的延展性，可以隨著關節(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載。

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

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離子都帶有正電荷和負電荷。

當水凝膠和膠原蛋白最初混合時，凝膠中的離子與膠原蛋白纖維中帶正電和負電的離子相互作用，導致后者自我組裝成一個像天然膠原蛋白那樣的相互連接的網絡。因此，所產生的材料是堅韌和有彈性的，但也是柔軟和有彈性的。

在實驗室測試中，研究人員發(fā)現(xiàn)這種生物混合材料“接近”天然關節(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標準)。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胞的宿主，這些細胞遷移到其中并進行繁殖。

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

這項研究在最近發(fā)表于《美國國家科學院院刊》的一篇論文中進行了描述。