人体膝盖的软骨是相当神奇的东西，坚固的足以承受人的体重的同时，又柔软的能使关节免受冲击，长久以来，科学家们一直在寻找能用来取代的人工替代品，在漫长的寻觅及测试后，杜克大学团队认为它们已经成功找到了。
人体自然软骨十分神奇，能够承受人在行走时每一步所带来的 2-3 倍体重力道，但软骨的自我修复能力相当有限，一旦过度使用或遭遇创伤，随着年龄增长将越来越难以治疗。
光是美国，每年就有 80 万例膝关节置换手术，更别提全世界范围的需求，由于膝关节置换也仅能维持约 20 年的时间，自 1970 年以来，人们就一直在探索人工软骨的替代品。
在《高级功能材料》（Advanced Functional Materials）的最新论文中，杜克大学材料科学家 Ben Wiley 介绍了团队所开发出的最新水凝胶材料，能够像自然软骨一样承受拉力、重载等外力，却不会随时间流逝而磨损。
水凝胶是一种常见的材料，具有光滑、减震的特性，但由于承重力不足，过去被认为无法被用于膝盖等关节上，但透过调整水凝胶的材质，杜克团队成功打造出第一个具有软骨机械特性的新型水凝胶。
团队打造的新型水凝胶主要由两种吸水聚合物交织组成，一个为可拉伸的意大利面条状线体，另一个则是更为坚固带有负电荷的篮子状结构，由纤维素制成的第 3 种聚合物则负责将所有成分固定在一起。
在拉伸、挤压两个关键类别中，新型水凝胶都比其他现有水凝胶展现出更好的性能，也是唯一在挤压、拉伸下都具有软骨强度的材料。
在一个 10 万次重复拉动的测试中，新型水凝胶的表现就像用于骨骼植入物的多孔钛材料一样良好，而在与天然软骨共同进行的百万次摩擦测试中，水凝胶展现出与真实软骨一样的耐磨性，甚至比现在已经通过 FDA 批准用于脚大拇指手术的人造软骨耐用度更高上 4 倍。
但研究人员也提醒，由于团队目前仅在实验室培养的细胞上测试了水凝胶的无毒性，还得经过动物实验的关卡，新型水凝胶要获准在人体上使用可能还需要 3 年的时间，研究仍有很长的路要走。
尽管如此，这种新材料的前景仍十分乐观，对于那些长久遭受膝盖疼痛困扰的人来说也将是一大福音。也许有一天，不需再经历漫长的复健期或再次置换，关节能够恢复到原本完整的运作状态，让人们能再次重拾自己喜欢做的事。
- There’s Now an Artificial Cartilage Gel Strong Enough to Work in Knees
- From the lab, the first cartilage-mimicking gel that’s strong enough for knees
（首图为基于凝胶制成的合成软骨，来源：杜克大学）
