चीनी कृत्रिम मानव जोड़ों को बेहतर बनाने में मदद कर सकती है

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चीनी कृत्रिम मानव जोड़ों को बेहतर बनाने में मदद कर सकती है

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हरे रंग में मरम्मत क्षेत्र को दिखाते हुए मरम्मत सतह कोटिंग और माइक्रोस्कोप छवियों का ग्राफिकल प्रतिनिधित्व। श्रेय: डॉ. पॉल मैकगोनिगल और रसायन शास्त्र

नए शोध के अनुसार, एक चीनी युक्त बहुलक कोटिंग एक दिन कृत्रिम जोड़ों के प्रत्यारोपण में सुधार करने में मदद कर सकती है, जैसे कि हिप रिप्लेसमेंट, जब वे टूट-फूट से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।


यूके में डरहम और यॉर्क विश्वविद्यालयों और चीन में सिंघुआ विश्वविद्यालय सहित रसायनज्ञों और इंजीनियरों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने कम घर्षण सतहों को आसानी से ठीक करने के लिए तकनीक विकसित की है।

मनुष्यों में जोड़ों को लुब्रिकेट करने के लिए उपास्थि के काम करने के तरीके से प्रेरित होकर, टीम ने पाया कि चीनी के छल्ले बहुलक को सतह का पालन करने और क्षति की मरम्मत करने में मदद कर सकते हैं।

पत्रिका अपने निष्कर्ष प्रकाशित करती है रसायन शास्त्रउनका कहना है कि कृत्रिम जोड़ों के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए अंततः उनके निष्कर्षों का उपयोग चिकित्सा प्रत्यारोपण में किया जा सकता है।

वे आशा करते हैं कि कोटिंग का उपयोग अंततः यांत्रिक प्रणालियों में घर्षण के कारण ऊर्जा अपशिष्ट को कम करने के लिए किया जा सकता है, जो उन्हें अधिक कुशल बनाता है।

जब उपास्थि क्षतिग्रस्त हो जाती है तो इसे मानव शरीर द्वारा बहाल किया जा सकता है, कृत्रिम सतह आमतौर पर इतनी आसानी से मरम्मत नहीं की जाती है।

शोध दल ने पाया कि यदि उनके द्वारा बनाई गई बहुलक कोटिंग को उपयोग के दौरान सतह से हटा दिया गया था, तो इसकी संरचना में चीनी की अंगूठी इसे आसानी से दोबारा जोड़ने की अनुमति देगी।

शोध दल द्वारा बनाई गई कोटिंग के बाद, उपास्थि मानव जोड़ों को लुब्रिकेट करने के तरीके की नकल करती है।

कार्टिलेज एक चिकनी सतह बनाने के लिए पानी का उपयोग करता है जो टूट-फूट को कम करता है। इसी तरह, नए लेप सतह पर जल स्तर को फिसलन भरा बनाते हैं और सतह को कुचलने या रगड़ने पर इसकी रक्षा करते हैं।

वरिष्ठ लेखक डॉ. यूके में डरहम विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान विभाग में एक सहयोगी प्रोफेसर पॉल मैकगोनिगल ने कहा: “हमारी चीनी युक्त कोटिंग हमें कम घर्षण सतह को नुकसान पहुंचाने का एक रोमांचक नया तरीका देती है।

“हमारे शरीर में कूल्हे और घुटने के जोड़ दशकों से सड़ रहे हैं और उपास्थि की लगातार मरम्मत और प्रतिस्थापन किया जा रहा है। हमने ऐसी सामग्री बनाई है जो समान रूप से काम करती है, लेकिन कृत्रिम जोड़ों के अनुकूल है।

“हमारे कोटिंग्स में सामग्री जैव-संगत हैं, जो उन्हें दवा में उपयोग के लिए आकर्षक बनाती है।

“हम इन सामग्रियों की एक श्रृंखला विकसित करने की कल्पना भी कर सकते हैं जो बहुत अलग वातावरण में काम करती हैं। घर्षण से होने वाली क्षति से बचना और मरम्मत करना यह सुनिश्चित करने के लिए समान रूप से महत्वपूर्ण है कि कार और अन्य मशीनरी लंबे समय तक चलती हैं।”

पॉलिमर कोटिंग के दो मुख्य भाग होते हैं। सबसे पहले, इसमें जल स्तर को धारण करने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज के साथ एक लंबी आणविक श्रृंखला होती है – स्थिर बिजली के समान प्रभाव का उपयोग करके। दूसरा, एक चीनी की अंगूठी श्रृंखला के एक छोर से जुड़ी होती है। यह वलय कुछ अणुओं के साथ डॉकिंग करके सतह को लंगर डालता है, जिसे एडमांटाइन कहा जाता है।

इन कठोर रचनाओं के साथ टाइटेनियम धातु का इलाज करके, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि बहुलक कोटिंग सतह पर आकर्षित होती है। मरम्मत प्रक्रिया की कुंजी कमजोर, अस्थायी लिंक बनाना है।

सह-लेखक डॉ. डरहम विश्वविद्यालय में डॉ. योलोंग सन। मैकगोनागल के प्रयोगशाला शोधकर्ता, पीएच.डी. कम घर्षण सतहों की जांच में भी समय बिताया। सिंघुआ विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में एक शोध छात्र यिक्सिन वांग और प्रोफेसर होंग्यू झांग।

डॉ। सन ने कहा: “मरम्मत के तरीके लंबे समय तक चलने वाली सामग्री बनाने की कुंजी हैं।

“प्रकृति की कम घर्षण सामग्री क्षतिग्रस्त होने पर पुन: उत्पन्न होती है, लेकिन अभी तक, हमारे पास सिंथेटिक सिस्टम के लिए अच्छी मरम्मत तंत्र नहीं है। इस चुनौती को पूरा करने के लिए, हमें उन्नत कोटिंग तकनीक डिजाइन करने के लिए केमिस्ट और इंजीनियरों की आवश्यकता है।”

शोधकर्ताओं ने कहा कि इस प्रकार की मरम्मत के लिए वर्तमान में सतह के पानी में घुलने के लिए अधिक बहुलक कोटिंग की आवश्यकता होती है, लेकिन उनका मानना ​​​​है कि जब तक इस अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता से बचने के लिए कोटिंग्स को संशोधित नहीं किया जाता है, तब तक इसमें अधिक समय नहीं लगेगा।

शोध सह-लेखक डॉ. यॉर्क यूनिवर्सिटी में डोरोथी हॉजकिन रिसर्च फेलो एलिसा-जेनिफर एवेस्ट्रो ने कहा: “यह गतिशील अभी तक चयनात्मक रसायन विज्ञान है, जो जोड़ों और अन्य सतहों पर यांत्रिक पहनने के नकारात्मक प्रभावों को पूर्ववत करने का एक प्रभावी तरीका प्रतीत होता है।

“यदि हमारी सुरक्षात्मक कोटिंग परत बंद है, तो इसे हमारे हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना बहाल किया जाता है, लक्षित आणविक पहचान के लिए धन्यवाद।”


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और जानकारी:
पॉल आर. मैकगोनागल, जलयोजन स्नेहन सतह की सुपरमॉलिक्युलर मरम्मत, रसायन शास्त्र (2021)। डीओआई: 10.1016 / जे.केमप्र.2021.11.001. www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(21)00537-4

जर्नल सूचना:
रसायन शास्त्र

डरहम विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान किया गया

उल्लेख: चीनी कृत्रिम मानव जोड़ों को बेहतर बनाने में मदद कर सकती है (नवंबर 2021, 2021) 24 नवंबर, 2021 को https://phys.org/news/2021-11-sugar-artificial-human-joints.html से लिया गया।

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