Az új bioanyag újratermeli a sérült porcot az ízületekben
from The Starset Society:
http://thestarsetsociety.org/new-biomaterial-regrows-damaged-cartilage-in-joints/
A Northwestern Egyetem tudósai új bioaktív anyagot fejlesztettek ki, amely sikeresen, kiváló minőségű porcot generált egy nagyállat modell térdízületeiben.
Bár úgy néz ki, mint egy gumiszerű gubó, az anyag valójában molekuláris komponensek összetett hálózata, amelyek együttműködve utánozzák a porc természetes környezetét a testben.
Az új tanulmányban a kutatók az anyagot az állatok térdízületeinek sérült porcánál alkalmazták. Mindössze hat hónapon belül megfigyelték a fokozatos helyreállítást, beleértve a természetes biopolimereket (kollagén II-t és proteoglikánokat) tartalmazó új porcok növekedését, amelyek lehetővé teszik az ízületek fájdalommentes mechanikai rugalmasságát.
A kutatók szerint több munkával az új anyag egy nap potenciálisan felhasználható lenne a teljes térdprotézis műtétek megelőzésére, a degeneratív betegségek, például az osteoarthritis kezelésére, valamint a sporttal kapcsolatos sérülések, például az ACL-szakadások helyreállítására.
A tanulmány a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban jelent meg.
„A porc kritikus összetevője ízületeinknek” – mondta Samuel I. Stupp, a Northwestern kutatója, a tanulmány vezetője. „Amikor a porc idővel megsérül vagy lebomlik, az nagy hatással lehet az emberek általános egészségére és mobilitására.
A probléma az, hogy felnőtt emberben a porcok nem képesek gyógyulni.
Új terápiánk képes helyreállítani egy olyan szövetet, amely természetes úton nem regenerálódik. Úgy gondoljuk, hogy kezelésünk segíthet egy súlyos, kielégítetlen klinikai szükséglet kezelésében.”
A regeneratív nanomedicina úttörője, Stupp a Northwestern Anyagtudományi és Mérnöki, Kémiai, Orvostudományi és Orvosbiológiai Mérnöki Tanácsának professzora, ahol a Simpson Querrey BioNanotechnológiai Intézet és a hozzá kapcsolódó központ, a Regeneratív Nanomedicina Központ alapító igazgatója. Stupp a McCormick School of Engineering-ben, a Weinberg College of Arts and Sciencesben és a Feinberg School of Medicine-ben kapott kinevezéseket. Jacob Lewis, egykori Ph.D. Stupp laboratóriumának hallgatója, a lap első szerzője.
Mi van az anyagban?
Az új tanulmány a Stupp-laboratórium nemrégiben publikált munkáját követi, amelyben a csapat „táncoló molekulákat” használt az emberi porcsejtek aktiválására, hogy fokozza a szöveti mátrixot felépítő fehérjék termelését. A táncoló molekulák használata helyett az új tanulmány egy szintén Stupp laboratóriumában kifejlesztett hibrid bioanyagot értékel. Az új bioanyag két komponensből áll: egy bioaktív peptidből, amely a transzformáló növekedési faktor béta-1-hez (TGFb-1) kötődik – amely a porcnövekedés és -fenntartás nélkülözhetetlen fehérje – és a módosított hialuronsav, a porcokban és a síkosító ízületi folyadékban jelenlévő természetes poliszacharid. ízületekben.
„Sokan ismerik a hialuronsavat, mert a bőrápoló termékek népszerű összetevője” – mondta Stupp. „Az emberi test számos szövetében természetesen megtalálható, beleértve az ízületeket és az agyat is. Azért választottuk, mert hasonlít a porcokban található természetes polimerekre.”
Stupp csapata a bioaktív peptidet és a kémiailag módosított hialuronsav részecskéket integrálta, hogy a nanoméretű rostok önszerveződését olyan kötegekké alakítsák, amelyek utánozzák a porc természetes felépítését. A cél az volt, hogy egy vonzó „állványt”, vázat hozzanak létre a szervezet saját sejtjei számára a porcszövet regenerálásához. A nanoméretű rostokban lévő bioaktív jelek felhasználásával az anyag ösztönzi a porc helyreállítását a sejtek által, amelyek benépesítik a vázat.
Klinikailag releváns az emberek számára
Az anyag porcnövekedést elősegítő hatékonyságának értékelésére a kutatók birkákon tesztelték ott, ahol porchibák voltak a combízületben, amely a hátsó végtagok emberi térdéhez hasonló összetett ízülete. Ezt a munkát Mark Markel laboratóriumában, a Wisconsin – Madison Egyetem Állatorvosi Karának laboratóriumában végezték. Stupp szerint létfontosságú volt a juhmodellben való tesztelés.
Az emberekhez hasonlóan a birkaporc makacs, és hihetetlenül nehezen regenerálódik. A birka térdízületek és az emberi térdek súlytartásában, méretében és mechanikai terhelésében is hasonlóak.
„Egy juhmodellre vonatkozó tanulmány jobban megjósolja, hogy a kezelés hogyan fog működni az emberekben” – mondta Stupp. „Más kisebb állatoknál a porc regenerációja sokkal könnyebben megy végbe.”
A tanulmány során a kutatók a vastag, pasztaszerű anyagot porchibákba fecskendezték be, ahol az gumiszerű mátrixá alakult át. Nemcsak új porc nőtt, hogy kitöltse a hibát, ahogy annak szerkezete leromlott, de a helyreállított szövet is folyamatosan jobb minőségű volt a kontrollhoz képest. Tartós megoldás Stupp úgy képzeli, hogy a jövőben az új anyagot nyitott ízületi vagy artroszkópos műtétek során is fel lehet vinni az ízületekre. Az ellátás jelenlegi standardja a mikrotöréses műtét, amelynek során a sebészek apró töréseket hoznak létre az alatta lévő csontban, hogy új porcnövekedést idézzenek elő. „A mikrotöréses megközelítés fő problémája az, hogy gyakran rostosporc képződését eredményezi – ugyanaz a porc a fülünkben -, szemben a hialinporccal, amelyre szükségünk van a funkcionális ízületekhez” – mondta Stupp.
„A hialinporc regenerálásával megközelítésünknek ellenállóbbnak kell lennie a kopással szemben, hosszú távon megoldva a rossz mobilitás és az ízületi fájdalmak problémáját, miközben elkerüli a protézisekkel történő ízületi rekonstrukció szükségességét.”
További információ a Phys.org oldalon.
Be a Nerdy Bird!
