Nowy biomateriał może w końcu pomóc w naprawie uszkodzonej chrząstki w dotkniętych stawach: ScienceAlert

Ciało bardzo dobrze się regeneruje, ale niektóre części naszej anatomii mają trudności z powrotem do normalnego stanu po urazie.

Jednym z takich materiałów jest chrząstka – gąbczasta, ale mocna tkanka łączna, która zapobiega ocieraniu się i uderzaniu naszych kości. Z biegiem czasu przezroczyste lub „szkliste” składniki chrząstki mogą znacznie się pogorszyć, co prowadzi do bolesnych schorzeń, takich jak Osteoporoza I Chondromalacja.

Naukowcy pracowali nad znalezieniem sposobu na regenerację chrząstka szklista Przez wiele lat zespołowi z Northwestern University w Stanach Zjednoczonych udało się dokonać istotnego przełomu. Opracowali biomateriał, który wstrzykuje się do uszkodzonej chrząstki żywych owiec, pełniąc rolę rusztowania sprzyjającego wzrostowi chrząstki w aktywnych stawach.

„Chrząstka jest niezbędnym składnikiem naszych stawów”. mówi chemik Samuel Staub Z Uniwersytetu Północno-Zachodniego.

„Kiedy z biegiem czasu chrząstka ulegnie uszkodzeniu lub ulegnie zniszczeniu, może to mieć znaczący wpływ na ogólny stan zdrowia danej osoby i jej zdolność do poruszania się. Problem polega na tym, że chrząstka u dorosłych ludzi nie ma wrodzonej zdolności do gojenia. Nasze nowe leczenie może stymulować naprawę w tkankach, które nie regenerują się prawidłowo.” „Wierzymy, że nasze leczenie może pomóc w zaspokojeniu poważnej, niezaspokojonej potrzeby klinicznej”.

Uszkodzenie chrząstki jest poważnym problemem zdrowotnym. Badanie z 2011 roku Badanie przeprowadzone w 18 krajach wykazało, że w ponad 1,3 miliona operacji wymiany stawu kolanowego każdego roku głównym czynnikiem były problemy z chrząstką.

Chociaż istnieją inne interwencje, które mogą pomóc, takie jak tworzenie mikropęknięć w celu stymulacji naprawy chrząstki, interwencje te często skutkują wzrostem niewłaściwego rodzaju chrząstki – twardej, włóknistej chrząstki. Chrząstka włóknista – On kocha Chrzęstna tkanka bliznowata – Zamiast miękkiej, elastycznej chrząstki szklistej pokrywającej stawy.

Jednym z potencjalnych sposobów leczenia, nad udoskonaleniem którego pracują naukowcy, jest zastosowanie stentów w ubytkach chrząstki, które wspomagają wzrost chrząstki szklistej. Ta opcja okazała się skuteczna u małych ssaków, takich jak myszy, ale zawiodła u większych ssaków, prawdopodobnie z powodu większych nacisków i sił działających na stawy większych zwierząt.

Staubowi i jego współpracownikom udało się opracować materiał, który wydaje się być w stanie rozwiązać ten poważny problem. Jest biomateriałem dwuskładnikowym.

Pierwsza to cząsteczka peptydu, która wiąże się z białkiem zwanym Transformujący czynnik wzrostu beta-1który odgrywa kluczową rolę we wzroście i podziale komórek, zwłaszcza w szkielecie, gdzie reguluje wzrost kości i chrząstki.

Drugim elementem jest Kwas hialuronowyktóry być może znasz z produktów do pielęgnacji skóry, których używasz – pomaga zachować miękkość skóry, zatrzymując wilgoć. Można go również znaleźć w stawach i chrząstkach, gdzie działa jak środek poślizgowy i odgrywa rolę w gojeniu się ran.

W eksperymentach z probówkami naukowcy odkryli, że ten materiał hybrydowy wspomaga różnicowanie chondrogenne, czyli proliferację komórek chrząstki, zwanych chondrocytami. Tworzyły wiązki włókien, normalną strukturę występującą w tkance mięśni szkieletowych.

Wiele metod badawczych osiągnęło ten sam punkt w laboratorium. Prawdziwym testem jest to, jak dobrze to białko może wytrzymać działanie na żywe zwierzęta, które można zastosować u ludzi. Owce są narażone na wpływy mechaniczne podobne do tych, na które narażony jest człowiek, dlatego test przeprowadzono na owcach.

Naukowcy przekształcili swój materiał w pastę, którą wstrzykiwano w ubytki chrząstki w tylnych stawach kolanowych owiec. W ramach swoich badań naukowcy włożyli małe dziurki w oba tylne kolana każdej owcy; Do jednego kolana wstrzyknięto pastę, a drugie pozostawiono bez leczenia, jako kontrolę.

Kiedy materiał gliniasty wszedł w kontakt z wapniem zawartym w kościach owiec, stwardniał, tworząc gumowatą matrycę i zaczęły tworzyć się chondrocyty, które rozrastały się, by wypełnić dziurę powstałą w wyniku niszczenia rusztowania. Chrząstka była odpowiedniego typu: szklista. W ciągu kilku tygodni leczone wady wykazały znaczną poprawę, szczególnie w porównaniu z grupą kontrolną.

Podobne leczenie może być skuteczniejsze w leczeniu ludzi. Nie można powiedzieć owcom, że muszą odpoczywać i nie obciążać uszkodzonej nogi, podczas gdy pacjenci poddawani leczeniu z powodu urazów chrząstki są często unieruchomieni po operacji.

Oczywiście potrzebne są dalsze badania i rozwój, a następnie proces będzie musiał zostać poddany próbom klinicznym na ludziach. Wyniki dają jednak nadzieję, że pewnego dnia dostępne będzie leczenie, które pomoże zmniejszyć potrzebę stosowania bardziej inwazyjnych i mniej skutecznych opcji.

„Poprzez regenerację chrząstki szklistej” mówi Staub„Nasze podejście musi być bardziej odporne na zużycie, rozwiązując w dłuższej perspektywie problem słabej mobilności i bólu stawów, jednocześnie unikając konieczności odbudowy stawu przy użyciu dużych elementów sprzętu”.

Badanie opublikowano w Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.