Найден полимер, имитирующий смазку суставов и помогающий избежать операций на суставах

Для того чтобы дать возможность пациентам с искусственными суставами не ложиться под нож хирурга каждое десятилетие, исследователи получили более эффективный водорастворимый смазочный материал – они синтезировали полимер, подобный по строению и свойствам белку любрицину (lubricin), встречающемуся в синовиальной жидкости – естественной смазке наших суставов.

Как отмечает Ксавьер Банкуи (Xavier Banquy) из Университета Монреаля, ключом к смазочным свойствам любрицина является строение этого белка. В структуре цепи протеина имеется два концевых домена, которые обеспечивают взаимодействие со смазываемой поверхностью, а плотная, но при этом пружинистая область белка посередине его цепи имеет форму, сходную с формой ершика для мытья бутылок.

Работая в Университете Калифорнии (Санта Барбара), Банкуи с соавторами получил синтетический полимер, имитирующий строение любрицина. Полученный материал представляет собой полиметилметакрилатную основу, «продетую» сквозь подобие ершика для бутылок и два концевых домена. Блок полимера, близкий по структуре ершику, содержит цепи поли-2метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина, цвиттер-ионного полимера. Эти щетинки «полимерного ершика» были синтезированы с помощью полимеризации радикального переноса. Полярная природа цвиттер-ионных боковых цепей позволяет им удерживать большое количество воды. Две концевые группы полимерной цепи модифицированы положительно заряженными аммонийными фрагментами, которые могли прочно связываться со слюдой, которая использовалась исследователями в качестве модели для проверки смазочных свойств нового полимера. Как отмечает Банкуи, для того, чтобы связать полимер с какими-то определенными типами поверхностей всегда без проблем можно заменить аммонийные группы на другие молекулярные фрагменты.

Для проверки смазочного материала исследователи поместили полимер между двумя пластинками слюды и измерили коэффициент трения полимера. К приятному удивлению было обнаружено, что для многих скоростей скольжения и приложенных давлений синтезированный полимер является смазкой даже более эффективной, чем его природный прототип – любрицин.