據外媒報導，軟骨在膝蓋中發揮著至關重要的作用，但不幸的是，一旦軟骨受損或磨損，就很難修復，通常需要更換。現在，杜克大學的研究人員創造了一種新的水凝膠，它的強度足以和天然軟骨一樣。

膝蓋是人體的主要受力點，所以那裡的軟骨必須足夠強壯，能夠支撐人的體重，但又要足夠柔軟，能夠緩衝每一步的強烈力量。但是當這些有用的東西受傷，或者是經過幾十年的不斷使用而磨損，就不會有很好的效果。有時候，唯一能做的就是全膝關節置換術，但這些永遠都沒有原來的好。

長期以來，人們一直在研究水凝膠作為軟骨替代材料的潛力。這是一類多功能材料，顧名思義，是一種主要由水組成的凝膠。它們越來越多地被用於醫療領域，如幫助傷口癒合、止血，甚至刺激組織再生。

雖然有望作為膝蓋軟骨的替代品，但水凝膠大多太過脆弱，無法支撐這麼大的重量。但現在，杜克大學的研究人員聲稱已經創造了一種新版本的材料，具有軟骨的機械性能。新的水凝膠是由幾根聚合物鏈的網狀物，編織在一起組成的。其中一個網絡由具有彈性的股組成，而第二個網絡則更加剛性，其股帶負電荷。第三個網絡包含纖維素纖維以加強結構。

這三個網絡共同賦予了水凝膠在被拉伸或擠壓後能恢復到原來形狀的能力。纖維素纖維對第一點有幫助，因為它們能抵抗被拉扯，防止材料撕裂。同時，剛性的聚合物網絡對擠壓力起到反作用，因為帶負電荷的股線相互排斥。

“只有這三種成分的組合才是既柔又剛，因此很強。”該研究的共同作者楊飛晨說。在測試中，該團隊展示了新型水凝膠的能力。一個硬幣大小的水凝膠盤能夠承受100磅（45公斤）的壺鈴重量，而不會撕裂或失去形狀。它被拉伸了100,000次，並發現它與目前用於骨植入物的多孔鈦一樣堅固。這甚至比團隊預期的還要強。最後，它還與天然軟骨樣本摩擦了100萬次，發現它的耐磨性和真正的東西一樣，比現有的合成軟骨的耐磨性高4倍。

研究小組表示，新的水凝膠顯示出有希望作為膝蓋受損軟骨的替代品，但這種臨床用途最早還需要幾年時間。同時，研究人員下一步計劃設計一種可以在羊身上測試的植入物。

該研究發表在《先進功能材料》雜誌上。