一种可替代关节和软骨的水凝胶问世了

哈佛大学的一组科学家成功研制出一种坚固且超柔韧的水凝胶，可以替代受损的关节或软骨。

它的创造者是力学、材料科学和组织工程领域的专家。

第一批水凝胶于2003年问世。这是一种特殊的凝胶状固体材料。它们在园艺、医学和其他领域得到了广泛的应用。然而，第一批水凝胶的性能非常有限——在很小的负载下就无法使用。所有试图开发兼具弹性和强度的最佳配方的尝试都以失败告终。

这种物质因其主要成分——水——而被称为水凝胶。它由两种聚合物网络组成，相互作用，产生极强的粘合力。水凝胶具有自修复能力，硬度极高，且具有生物相容性，生物相容性使其非常适合医疗用途。

“传统的水凝胶对机械应力非常敏感——就像那种你可以轻松地用勺子蘸取的果冻，”该研究的主要作者、哈佛大学工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究员郑允相 (Jung Yun-sang) 解释道。“但由于它们具有生物相容性且以水为基础，因此在医学上用于培养活组织和作为培养基。为了将水凝胶应用于新的科学和工业领域，必须消除其强度低导致其无法使用的缺陷。为此，我们将双层水凝胶中的一种聚合物网络替换为藻酸盐网络（从褐藻细胞中提取），藻酸盐是一种长链碳氢化合物。最终，我们得到了一种既坚固又柔韧的水凝胶。”

科学家研制出的这种水凝胶条带能够承受比以前研制的材料高 10 倍的机械负荷，其拉伸性比以前研制的材料高 20 倍，而且由于配方的改进，其抵抗机械损伤（划痕和割伤）的能力也得到了提高。

专家表示，水凝胶性能的提高将扩大其应用范围，特别是可以作为受损软骨和关节的良好替代品，还可以用于制造人造肌肉或作为伤口的覆盖物。

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