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Les pieds collants de gecko peuvent révéler les secrets des remplacements osseux humains

Les pieds collants de gecko peuvent révéler les secrets des remplacements osseux humains



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Lorsque nous pensons à un gecko, nous essayons de penser à autre chose qu'à l'assurance automobile. Non seulement pour préserver les espèces menacées de la menace de démolition industrielle, mais aussi parce qu'il y a quelque chose de plus dans un gecko que de la personnalité au niveau de la surface et des couleurs vives et envoûtantes.

Des pieds de gecko collants font avancer la recherche sur le fonctionnement interne du cartilage humain, selon un article de blog sur le site Web de l'Université du Delaware.

Ceci est important car le cartilage - généralement une substance mystérieuse - a gardé les scientifiques éveillés nuit après nuit pendant près d'un siècle.

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Des pieds de gecko collants pourraient révéler les secrets du cartilage

Récemment, les orteils collants de ce reptile charismatique ont inspiré la création d'une vaste gamme d'inventions - de la prochaine génération de Velcro aux combinaisons de type Super-Man qui aident le personnel militaire américain à escalader les murs.

"Il n'y a rien d'autre dans le monde comme ça", a déclaré le professeur agrégé de génie mécanique David Burris, de l'Université du Delaware et chercheur principal au laboratoire de tribologie des matériaux de l'UD. "C'est un matériau extraordinaire. Nous l'étudions depuis les années 1930, et nous ne savons toujours pas comment il fait ce qu'il fait."

Cependant, Burris et ses collègues nous rapprochent de la fermeture du boîtier dans le cartilage - ce qui signifie également que nous faisons un pas vers la conception d'une classe d'articulations synthétiques supérieures qui s'approchent de la fonctionnalité de la chose réelle.

Nécessité du cartilage

Le cartilage est un tissu solide mais flexible rempli de liquide qui amortit l'espace entre les deux et empêche les os de se frotter les uns contre les autres. La réduction des frottements est cruciale pour la santé des articulations et pour éviter les maladies chroniques comme l'arthrose - une affection courante affectant la mobilité de 60 millions d'Américains, selon le journalScience Direct.

Lorsque le cartilage disparaît, «vous ne marchez pas», a déclaré Burris. "Vous souffrez énormément."

La communauté de recherche connaît depuis longtemps la nature lubrifiante critique du cartilage dans les articulations. Mais la question de savoir comment le matériau atteint la lubrification a survécu comme un spectre de mystère dans le monde scientifique.

Une école de pensée pense que la friction est faible en raison d'une fine couche de liquide synovial entre les surfaces cartilagineuses de l'articulation, empêchant les surfaces de se toucher.

Mystères collants

Cependant, cela ne résout pas l'une des caractéristiques les plus intrigantes du cartilage: il est vraiment collant. Mais il se glisse facilement dans les articulations pour nous permettre une gamme complète de mouvements.

"Les propriétés inhabituelles ne se développent pas dans la nature sans raison", a déclaré Burris. «La chance qu'un matériau exceptionnellement lubrifiant comme le cartilage développe également une adhérence inhabituelle par coïncidence me semble négligeable. Cela doit être un élément critique de l'histoire de la lubrification que personne n'a examiné.

Grâce à une subvention 2019 de la National Science Foundation, Burris et ses collègues ont étudié cette partie de l'histoire - à la recherche de réponses à l'adhésivité du cartilage en construisant des appareils personnalisés pour prendre des mesures uniques.

Jusqu'à présent, ils ont constaté que le cartilage adhère aux surfaces au même degré que les pieds de gecko adhèrent à d'autres surfaces - l'étalon-or de la nature pour une adhérence de surface exceptionnellement élevée.

Les orteils de Gecko adhèrent comme le cartilage

Les orteils de Gecko ont des millions de poils microscopiques - chacun agissant comme des ressorts individuels qui se conforment et adhèrent au mur d'une maison (ou d'un arbre ou d'une voiture). Les gros morceaux de cartilage ont des bosses qui fonctionnent de la même manière - ils adhèrent à une surface cartilagineuse opposée un par un dans l'articulation.

Cela crée un joint entre deux surfaces, permettant à divers types de pression de se développer. La pression négative maintient les articulations ensemble, tandis que la pression positive soutient le poids corporel et empêche l'eau - la lubrification elle-même - de fuir.

Jeter le doute sur la sagesse conventionnelle

Il est contre-intuitif de penser que le contact intime entre les parties du corps est intrinsèquement nocif et constitue une source de meulage et d'usure des surfaces de connexion. Mais le cartilage a besoin de quarts étroits pour fonctionner.

«Dans un moteur de voiture, vous devez garder les surfaces séparées afin de lubrifier», a déclaré Burris. «Et vous le faites en fonctionnant constamment à quelques milliers de tr / min. Nous ne fonctionnons pas constamment; nous ne bougeons pas constamment nos articulations. Nous sommes assis la grande majorité du temps, donc la nature a mis au point un solution différente pour la lubrification. "

L'action de succion serrée entre deux morceaux de cartilage, a découvert Burris, est également responsable d'un autre mystère du cartilage: la fissuration. Lorsque nous fissurons nos jointures ou d'autres articulations du corps, il y a une rupture de l'interface lorsque deux surfaces cartilagineuses très collantes sont soudainement séparées.

Alors que Burris et ses collègues poursuivent leurs recherches sur le cartilage - et tous les mystères qu'il recèle - une chose est certaine: cette nouvelle percée dans une série de dilemmes liés au cartilage est le résultat de 10 ans de travail et le bon sens autour du matériau peut doivent rattraper les temps.


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