Wykonana w laboratorium chrząstka stawu kolanowego bije prawdziwe oblicze

wymiana chrząstki stawu kolanowego 8 16
Nowa chrząstka stawu kolanowego wykonana w laboratorium jest o 26% silniejsza niż chrząstka naturalna pod względem napięcia, co przypomina zawieszenie siedmiu fortepianów na kółku do kluczy, i o 66% silniejsza pod względem kompresji – co byłoby jak parkowanie samochodu na znaczku pocztowym. (Kredyt: Daniel Thiele/Unsplash)

Według nowych badań nowy substytut chrząstki stawu kolanowego na bazie żelu jest mocniejszy i trwalszy niż prawdziwy produkt.

Leki przeciwbólowe dostępne bez recepty, fizjoterapia, zastrzyki sterydowe – niektórzy ludzie wypróbowali już wszystko i nadal borykają się z bólem kolana.

Często ból kolana wynika z postępującego zużycia chrząstka znana jako choroba zwyrodnieniowa stawów, która dotyka prawie co szóstego dorosłego — 867 milionów ludzi — na całym świecie. Dla tych, którzy chcą uniknąć wymiany całego stawu kolanowego, nowa chrząstka może wkrótce pomóc pacjentom szybko i bezboleśnie wrócić na nogi.

Jak podano w czasopiśmie Zaawansowane materiały funkcjonalne, badania mechaniczne wykazały, że hydrożel – materiał wykonany z polimerów absorbujących wodę – może być ściskany i ciągnięty z większą siłą niż naturalna chrząstka i jest trzykrotnie bardziej odporny na zużycie.

Implanty wykonane z materiału są obecnie opracowywane przez Sparta Biomedical i testowane na owcach. Naukowcy przygotowują się do rozpoczęcia badań klinicznych na ludziach w przyszłym roku.

„Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, badanie kliniczne powinno rozpocząć się już w kwietniu 2023 roku”, mówi Benjamin Wiley, profesor chemii na Duke University, który prowadził badania wraz z Kenem Gallem, profesorem inżynierii mechanicznej i materiałoznawstwa.

Naturalna chrząstka kolana

Aby wytworzyć ten materiał, zespół wziął cienkie arkusze włókien celulozowych i nasycił je polimerem zwanym polialkoholem winylowym – lepką mazią składającą się z nitkowatych łańcuchów powtarzających się cząsteczek – w celu utworzenia żelu.

Włókna celulozowe działają jak Włókna kolagenowe w naturalnej chrząstce, mówi Wiley – zapewniają siłę żelu po rozciągnięciu. Alkohol poliwinylowy pomaga mu powrócić do pierwotnego kształtu. Rezultatem jest materiał podobny do galaretki, 60% wody, który jest giętki, ale zaskakująco mocny.

Naturalna chrząstka może wytrzymać odpowiednio od 5,800 do 8,500 funtów na cal szarpania i zgniatania, zanim osiągnie punkt zerwania. Wersja laboratoryjna to pierwszy hydrożel, który może obsłużyć jeszcze więcej. Jest o 26% silniejsza niż naturalna chrząstka w napięciu, coś jak zawieszenie siedmiu fortepianów na kółku do kluczy io 66% silniejsza w kompresji – co byłoby jak parkowanie samochodu na znaczku pocztowym.


 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

„To naprawdę nie mieści się w zakresie wytrzymałości hydrożelu” – mówi Wiley.

Zespół stworzył już hydrożele o niezwykłych właściwościach. W 2020 roku poinformowali, że stworzyli pierwszy hydrożel wystarczająco mocny na kolana, które z każdym krokiem odczuwają siłę dwu- lub trzykrotną wagę ciała.

Praktyczne zastosowanie żelu jako zamiennika chrząstki wiązało się jednak z dodatkowymi wyzwaniami projektowymi. Jednym z nich było osiągnięcie górnych granic wytrzymałości chrząstki. Czynności takie jak skakanie, rzucanie się lub wchodzenie po schodach wywierają nacisk na chrząstkę w kolanie rzędu 10 megapaskali, czyli około 1,400 funtów na cal kwadratowy. Ale tkanka może trwać do czterech razy więcej, zanim pęknie. „Wiedzieliśmy, że jest miejsce na poprawę” — mówi Wiley.

Implanty kolanowe nie trwają wiecznie

W przeszłości naukowcy próbujący stworzyć silniejsze hydrożele stosowali proces zamrażania i rozmrażania w celu wytworzenia kryształów w żelu, które usuwają wodę i pomagają utrzymać razem łańcuchy polimerowe. W nowym badaniu, zamiast zamrażać i rozmrażać hydrożel, naukowcy zastosowali obróbkę cieplną zwaną wyżarzaniem, aby skłonić jeszcze więcej kryształów do tworzenia się w sieci polimerowej.

Zwiększając zawartość kryształów, naukowcy byli w stanie wyprodukować żel, który może wytrzymać pięciokrotnie większy stres związany z ciągnięciem i prawie dwukrotnie większy nacisk w porównaniu z metodami zamrażania-rozmrażania. Większa wytrzymałość wyżarzonego żelu pomogła również rozwiązać drugie wyzwanie projektowe: zamocowanie go do złącza i utrzymanie go na miejscu.

Chrząstka tworzy cienką warstwę, która pokrywa końce kości, dzięki czemu nie ocierają się o siebie. Poprzednie badania nie były w stanie przymocować hydrożeli bezpośrednio do kości lub chrząstki z wystarczającą siłą, aby zapobiec ich oderwaniu się lub zsunięciu. Więc zespół Duke'a wymyślił inne podejście.

Ich metoda mocowania polega na cementowaniu i mocowaniu hydrożelu do tytan baza. Jest on następnie wciskany i zakotwiczany w otworze, w którym kiedyś znajdowała się uszkodzona chrząstka. Testy wykazały, że konstrukcja pozostaje o 68% mocniej przymocowana do kości niż naturalna chrząstka.

„Kolejnym problemem związanym z implantami kolanowymi jest zużycie z upływem czasu, zarówno samego implantu, jak i przeciwnej chrząstki” – mówi Wiley.

„Dramatyczna zmiana w leczeniu”

Inni badacze próbowali zastąpić uszkodzoną chrząstkę implantami kolanowymi wykonanymi z metalu lub polietylenu, ale ponieważ materiały te są sztywniejsze niż chrząstka, mogą ocierać się o inne części kolana.

W testach zużycia naukowcy wzięli sztuczną chrząstkę i chrząstkę naturalną i obrócili je do siebie milion razy, z naciskiem podobnym do tego, jaki odczuwa kolano podczas chodzenia.

Korzystając z techniki skanowania rentgenowskiego o wysokiej rozdzielczości zwanej tomografią mikrokomputerową (micro-CT), naukowcy odkryli, że powierzchnia ich wersji laboratoryjnej trzyma się trzy razy lepiej niż w rzeczywistości. Jednak ponieważ hydrożel naśladuje gładką, śliską, amortyzującą naturę prawdziwej chrząstki, chroni inne powierzchnie stawów przed tarciem podczas ich ślizgania się po implantze.

Naturalna chrząstka jest niezwykle wytrzymałą materią. Ale po uszkodzeniu ma ograniczoną zdolność gojenia, ponieważ nie ma żadnych naczyń krwionośnych, mówi Wiley.

W Stanach Zjednoczonych, zapalenie kości i stawów jest dziś dwukrotnie bardziej powszechny niż sto lat temu. Chirurgia jest opcją w przypadku niepowodzenia leczenia zachowawczego. Przez dziesięciolecia chirurdzy opracowali szereg minimalnie inwazyjnych metod, takich jak usuwanie luźnej chrząstki, robienie otworów w celu stymulowania nowego wzrostu lub przeszczepianie zdrowej chrząstki od dawcy. Ale wszystkie te metody wymagają miesięcy rehabilitacji, a pewien procent z nich z czasem zawodzi.

Powszechnie uważana za ostatnią deskę ratunku, całkowita wymiana stawu kolanowego jest sprawdzonym sposobem na złagodzenie bólu. Ale sztuczne stawy też nie trwają wiecznie. Wiley mówi, że szczególnie w przypadku młodszych pacjentów, którzy chcą uniknąć poważnej operacji chirurgicznej, wystarczy tylko wymienić urządzenie, „po prostu nie ma zbyt dobrych opcji”.

„Myślę, że będzie to dramatyczna zmiana w leczeniu ludzi na tym etapie” – mówi Wiley.

Prace sfinansowała firma Sparta Biomedical i ośrodek Shared Materials Instrumentation Facility na Duke University. Wiley i Gall są udziałowcami Sparta Biomedical.

Źródło: Duke University


Polecane książki: Zdrowie

Oczyszczanie ze świeżych owocówOczyszczanie ze świeżych owoców: detoks, schudnięcie i przywrócenie zdrowia dzięki najsmaczniejszym pokarmom natury [Miękka okładka] autorstwa Leanne Hall.
Schudnij i poczuj się zdrowo, jednocześnie oczyszczając organizm z toksyn. Oczyszczanie ze świeżych owoców oferuje wszystko, czego potrzebujesz do łatwego i wydajnego detoksykacji, w tym codzienne programy, przepyszne przepisy i porady dotyczące zaprzestania oczyszczania.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji i/lub zamówić tę książkę na Amazon.

Rozwijaj się żywnościThrive Foods: 200 roślinnych przepisów na szczyt zdrowia [Miękka okładka] autorstwa Brendana Braziera.
Opierając się na redukującej stres, prozdrowotnej filozofii żywieniowej przedstawionej w jego uznanym przewodniku żywienia wegańskiego Prosperować, profesjonalny triathlonista Ironman, Brendan Brazier, teraz zwraca uwagę na Twój talerz obiadowy (także miskę śniadaniową i tacę na lunch).
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji i/lub zamówić tę książkę na Amazon.

Śmierć przez medycynę – Gary NullŚmierć przez medycynę autorstwa Gary'ego Nulla, Martina Feldmana, Debory Rasio i Carolyn Dean
Środowisko medyczne stało się labiryntem zazębiających się rad dyrektorów korporacji, szpitali i rządów, infiltrowanych przez firmy farmaceutyczne. Najbardziej toksyczne substancje są często zatwierdzane w pierwszej kolejności, podczas gdy łagodniejsze i bardziej naturalne alternatywy są ignorowane ze względów finansowych. To śmierć przez medycynę.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji i/lub zamówić tę książkę na Amazon.


Więcej artykułów tego autora

Może Ci się spodobać

śledź InnerSelf na

facebook iconikona twittericon youtubeikona instagramikona kuflaikona rss

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

DOSTĘPNE JĘZYKI

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

NAJCZESCIEJ CZYTANE

01 13 pesymistów umiera wiedząc, że mieli rację 4907278 1920
Pesymiści umierają wiedząc, że mieli rację – optymiści kwitną
by Mateusz Dicks
Jako kreatywna dusza i osoba realizująca swoje marzenia nie możesz sobie pozwolić na bycie pesymistą.
kolorowy obraz twarzy kobiety doświadczającej stresu i smutku
Unikanie niepokoju, stresu i wczesnych problemów ze zdrowiem układu krążenia
by Bryanta Luska
Zaburzenia lękowe od dawna kojarzone są z wczesnym początkiem i progresją chorób sercowo-naczyniowych…
prezenty od zwierząt domowych 1 13
Dlaczego nasze psy i koty przynoszą nam martwe zwierzęta?
by Mia Cobb
Co mają wspólnego mały pingwin, mały królik, czarny szczur i szybowiec Kreffta? Oni…
gdyby firmy farmaceutyczne były uczciwe 1 16
Jak przemysł farmaceutyczny wykorzystuje dezinformację do podważenia reformy cen leków
by Joela Lexchina
Firmy farmaceutyczne grożą od ponad 50 lat za każdym razem, gdy rządy robią coś, co…
wybrzeże jest dobre dla zdrowia 1 14
Dlaczego zimowe spacery nad morzem są dla ciebie dobre
by Nicka Daviesa i Seana J. Gammona
Pomysł, że gdzieś w połowie miesiąca jest „niebieski poniedziałek”, kiedy ludzie czują się…
utrzymywać zdrową dietę2 1 19
Dlaczego diety roślinne wymagają odpowiedniego planowania
by Hazel Lot
Wegetarianizm był praktykowany już w V wieku p.n.e. w Indiach i jest silnie związany z…
malejąca populacja chin 1 21
Populacja Chin i świata spada
by Xiujian Peng
Chińskie Narodowe Biuro Statystyki potwierdziło to, co badacze tacy jak ja od dawna…
Kubuś Puchatek i Królik siedzący przed kulą ziemską z napisem Miłość budzi się we mnie itp.
Przebudzenie z naszej amnezji: od niższego ja do wyższego ja
by Łukasza Lafitte
Hades w tym przypadku jest świadomością całkowitego oddzielenia niższego ja od wyższego…

Nowe postawy - nowe możliwości

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.pl | Rynek wewnętrzny
Copyright © 1985 - Publikacje wewnętrzne 2021. Wszelkie prawa zastrzeżone.