یک جایگزین نانویی برای ترمیم آسیب رباط صلیبی

رباط صلیبی قدامی یک ساختار سلسله مراتبی است که استخوان ران و استخوان درشت نی را به هم متصل می‌کند. مواد نانولوله کربنی ساختاری شبیه به این ساختار سلسله مراتبی دارند.

رباط‌ها استخوان‌ها را به هم وصل می‌کنند و در حالی که انعطاف‌پذیر باقی مانده می‌مانند باید در برابر استرس طولی مقاومت کنند. رباط‌های طبیعی شامل ساختار سلسله مراتبی طناب مانند هستند که در آن‌ها کلاژن فیبر‌ها در مقیاس نانومتری در هم تنیده شده و الیاف در مقیاس میکرومتر ایجاد می‌کنند. هنگامی که رباط‌ها پاره شوند، پیدا کردن جایگزینی برای آن‌ها چالش برانگیز است. انتخاب اول جراح به طور معمول برداشت تاندون از بدن خود بیمار است، اما این کار می‌تواند در بخش اهدا کننده مشکلاتی ایجاد کند.

تولید رباط‌های مصنوعی همچنان دشوار است، زیرا آن‌ها نیاز به ساختاری قوی و بادوام دارند تا رابط‌های قوی و پایدار با استخوان‌های طبیعی تشکیل دهند.

محققان در دانشگاه فودان در شانگ‌های نانولوله‌های کربنی چند جداره را با قطر در حدود ۱۰ نانومتر توسط رسوب بخار شیمیایی سنتز کردند و آن‌ها را به صورت بسته‌های سلسله مراتبی مشابه با آن‌هایی که در رباط‌های طبیعی هستند، درآورده‌اند. نتایج بررسی‌ها نشان داد که این رباط مصنوعی حاوی نانولوله‌کربنی در مقایسه با الیاف PET از نظر خصوصیات مکانیکی به رباط‌های طبیعی شباهت بیشتری داشتند.

محققان سپس انتهای رباط‌های نانولوله‌ای را به سوراخ‌های حفر شده در استخوان ران خرگوش و گوسفند با روش جراحی استاندارد متصل کردند و ۱۳ هفته برای بازسازی رباط صلیبی قدامی زمان دادند. پس از گذشت این زمان، حیوانات می‌توانستند بدوند و به طور عادی پرش کنند. آزمایش‌های بعدی روی این حیوانات نشان داد که استخوان در اطراف و حتی تا حدی در رباط‌های حاوی نانولوله رشد کرده است. همچنین بررسی‌ها نشان داد که این رباط‌های نانویی ادغام بهتری با استخوان حیوان دارند که دلیل این امر احتمالا زیرساختار نانولوله‌کربنی است.