Phát triển sụn khớp nhân tạo có tính ứng dụng cao

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển thành công một hỗn hợp bôi trơn giống như sụn. Ảnh minh họa: orthocarolina.com

Sụn - lớp vật liệu mềm hoạt động như lớp đệm nằm giữa các khớp - có nhiệm vụ giữ cho các đầu xương không mài mòn với nhau và giúp chúng ta di chuyển dễ dàng hơn. Sụn khớp tự nhiên cho thấy hiệu suất sinh học phi thường dựa trên các phân tử sinh học được bôi trơn bề mặt của chúng và khả năng chịu lực cơ học tốt. Tuy nhiên, sụn khớp tự nhiên có thể bị hư hại do tuổi tác, tác động bệnh lý hoặc chấn thương, cần thay thế để duy trì khả năng di chuyển. 

Ở thời điểm hiện tại, hydrogel được coi là sự lựa chọn thay thế tiềm năng cho sụn tự nhiên, do độ ma sát bề mặt thấp và khả năng tương thích sinh học tốt, nhưng hydrogel lại không đủ độ bền và sức mạnh cơ học, do đó giảm tính ứng dụng.

Lấy cảm hứng từ các đặc tính cơ học tuyệt vời và cơ chế bôi trơn bề mặt vượt trội của các lớp đệm khớp tự nhiên, các nhà nghiên cứu thuộc Viện Vật lý Hóa học Lan Châu (Viện Khoa học Trung Quốc) đã phát triển một hỗn hợp (composite) hai lớp bôi trơn, thể hiện khả năng chịu lực cơ học tuyệt vời và cơ chế tiêu tán ứng suất độc đáo. Ở lớp bôi trơn trên cùng, hỗn hợp này cho thấy chức năng giảm ma sát vượt trội và khả năng chống mài mòn trong quá trình chuyển động cơ học.

Theo các nhà khoa học, ý tưởng thiết kế vật liệu mới này dự kiến sẽ được áp dụng trong các lĩnh vực bôi trơn sinh học và robot mềm - tập hợp con của robot, tập trung vào các công nghệ gần giống với đặc điểm vật lý của các sinh vật sống.

Các chuyên gia mô tả phương pháp robot mềm như một hình thức sinh học trong đó các khía cạnh truyền thống và hơi cứng nhắc của robot được thay thế bằng các mô hình phức tạp hơn nhiều bắt chước đời sống của con người, động vật và thực vật.