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Künstlicher Knorpel ist dem echten überlegen

22.08.2022

Wissenschaftler der Duke University (USA) haben den ersten gelbasierten Knorpelersatz entwickelt, der noch stärker und haltbarer ist als echter Knorpel.

Das Hydrogel besteht aus wasserabsorbierenden Polymeren. Es kann mit mehr Kraft gedrückt und gezogen werden als natürlicher Knorpel und ist dreimal widerstandsfähiger gegen Verschleiß.

Um dieses Material herzustellen, füllte das Team dünne Folien aus Zellulosefasern mit Polyvinylalkohol – einem Polymer, das aus fadenförmigen Ketten sich wiederholender Moleküle besteht – um ein Gel zu bilden.

Zellulosefasern wirken wie die Kollagenfasern in natürlichem Knorpel: Sie verleihen dem Gel Zugfestigkeit. Polyvinylalkohol hilft ihm auch, zu seiner ursprünglichen Form zurückzukehren. Das Ergebnis ist ein geleeartiges Material, das zu 60 % aus Wasser besteht. Es ist flexibel und dennoch überraschend langlebig. Dieses Material wird an einer Titanbasis befestigt, die anstelle des beschädigten Knorpels installiert wird.

Der Laborknorpel erwies sich bei Zug als 26 % stärker und bei Druck als 66 % stärker als natürlicher Knorpel. Um stärkere Hydrogele herzustellen, verwendeten Wissenschaftler früher das Gefrier-Tau-Verfahren. Es produzierte Kristalle innerhalb des Gels, die Wasser verdrängten und halfen, die Polymerketten zusammenzuhalten. Die neue Studie wendete stattdessen eine Wärmebehandlung – Glühen – an, um noch mehr Kristalle zur Bildung im Polymernetzwerk zu zwingen.

Durch die Erhöhung des Kristallgehalts konnten die Forscher ein Gel erzeugen, das im Vergleich zu Gefrier-Tau-Verfahren der fünffachen Zugbelastung und fast der doppelten Druckbelastung standhält. Die verbesserte Festigkeit des getemperten Gels trug auch dazu bei, es am Gelenk zu befestigen und an Ort und Stelle zu halten.

Das künstliche Hydrogel ahmt die glatte, rutschige und biegsame Natur von echtem Knorpel nach. Gleichzeitig schützt es andere Gelenkflächen vor Reibung, wenn sie über das Implantat gleiten. Seine Oberfläche war dreimal stärker als die Oberfläche von echtem Knorpel.

Implantate aus dem neuen Material werden derzeit von Sparta Biomedical entwickelt und an Schafen getestet. Die Forscher bereiten sich darauf vor, nächstes Jahr mit klinischen Studien am Menschen zu beginnen.

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Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

Die Pflege von Haustieren kann oft eine Herausforderung sein, insbesondere wenn es darum geht, Ihr Zuhause sauber zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine neue interessante Lösung vorgestellt, die Katzenbesitzern das Leben erleichtert und ihnen hilft, ihr Zuhause perfekt sauber und ordentlich zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine einzigartige Katzentoilette vorgestellt, die den Kot automatisch ausspülen kann und so Ihr Zuhause sauber und frisch hält. Dieses innovative Gerät ist mit verschiedenen intelligenten Sensoren ausgestattet, die die Toilettenaktivität Ihres Haustieres überwachen und nach dem Gebrauch eine automatische Reinigung aktivieren. Das Gerät wird an die Kanalisation angeschlossen und sorgt für eine effiziente Abfallentsorgung, ohne dass der Eigentümer eingreifen muss. Darüber hinaus verfügt die Toilette über einen großen spülbaren Stauraum, was sie ideal für Haushalte mit mehreren Katzen macht. Die Petgugu-Katzentoilettenschüssel ist für die Verwendung mit wasserlöslicher Streu konzipiert und bietet eine Reihe zusätzlicher ... >>

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Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Elektronischer Helm für LKW-Fahrer 14.04.2024

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Antivitamine statt Antibiotika 13.04.2024

Das Problem der bakteriellen Resistenz gegen Antibiotika wird immer gravierender und stellt eine Gefahr für die wirksame Behandlung von Infektionen dar. Vor diesem Hintergrund suchen Forscher nach neuen Wegen zur Bekämpfung von Superbakterien. Eine vielversprechende Richtung ist der Einsatz von Antivitaminen, die antibakteriell wirken können. Obwohl Antivitamine als das Gegenteil von Vitaminen bekannt sind, haben sie sich als vielversprechendes Mittel im Kampf gegen bakterielle Antibiotikaresistenzen erwiesen. Eine von Wissenschaftlern der Universität Göttingen in Deutschland durchgeführte Studie bestätigte ihr Potenzial bei der Entwicklung neuer Medikamente zur Bekämpfung gefährlicher Infektionen. Angesichts der Zunahme antibiotikaresistenter Superbakterien besteht die Notwendigkeit, alternative Behandlungsmethoden zu finden. Antivitamine sind Moleküle, die den Vitaminen ähneln, aber die bakterielle Aktivität hemmen können, ohne den menschlichen Körper zu schädigen. Derzeit kennt die Wissenschaft nur drei Antivitamine: Rose ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Das Polymer stellt seine Struktur wieder her 29.04.2002

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of California unter der Leitung von Fred Wadlem hat ein künstliches Polymer geschaffen, das bei physischer Beschädigung die ursprüngliche Struktur fast vollständig wiederherstellen kann.

Dazu reicht es aus, das Material auf eine Temperatur von 120 ° C zu erhitzen und dann abzukühlen. Wenn die Temperatur abnimmt, "überwächst" der Riss mit der Bildung einer kleinen Naht auf der Oberfläche. Die Essenz des Prozesses ist wie folgt: Der neue Kunststoff besteht aus zwei Arten von Molekülen, deren Hauptbestandteile Kohlenstoff und Wasserstoff sind.

Beim Erhitzen werden Bindungen zwischen den Molekülen auf gegenüberliegenden Seiten des Risses gelöst, die beim anschließenden Abkühlen Vernetzungen bilden, wodurch die ursprüngliche Struktur des Produkts wiederhergestellt wird. Die Festigkeit einer solchen Naht ist zwar etwas geringer als die Festigkeit des gesamten Materials insgesamt, aber Wissenschaftler hoffen, dieses Problem in Zukunft lösen zu können.

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