Лабораторный хрящ коленного сустава превосходит настоящие

замена коленного хряща 8 16
Новый коленный хрящ, изготовленный в лаборатории, на 26% прочнее природного хряща при растяжении, что-то вроде подвешивания семи роялей к кольцу для ключей, и на 66% прочнее при сжатии — что было бы похоже на парковку автомобиля на почтовой марке. (Кредит: Даниэль Тиле/Unsplash)

Согласно новому исследованию, новый заменитель коленного хряща на основе геля прочнее и долговечнее настоящего.

Безрецептурные обезболивающие, физиотерапия, инъекции стероидов — некоторые люди испробовали все это и до сих пор борются с болью в коленях.

Часто боль в колене возникает из-за прогрессирующего износа коленного сустава. хрящ известный как остеоартрит, которым страдает почти каждый шестой взрослый — 867 миллионов человек — во всем мире. Для тех, кто хочет избежать замены всего коленного сустава, новый хрящ вскоре может помочь пациентам встать на ноги быстро, безболезненно и оставаться в таком положении.

Как сообщается в журнале Расширенные функциональные материалыМеханические испытания показывают, что гидрогель — материал, изготовленный из водопоглощающих полимеров — можно сжимать и тянуть с большей силой, чем натуральный хрящ, и он в три раза более устойчив к износу.

Имплантаты из этого материала в настоящее время разрабатываются компанией Sparta Biomedical и тестируются на овцах. Исследователи готовятся начать клинические испытания на людях в следующем году.

«Если все пойдет по плану, клинические испытания должны начаться уже в апреле 2023 года», — говорит Бенджамин Уайли, профессор химии Университета Дьюка, который руководил исследованием вместе с Кеном Галлом, профессором машиностроения и материаловедения.

Натуральный коленный хрящ

Чтобы сделать этот материал, команда взяла тонкие листы целлюлозных волокон и наполнила их полимером, называемым поливиниловым спиртом — вязкой слизью, состоящей из нитевидных цепочек повторяющихся молекул — для образования геля.

Волокна целлюлозы действуют как коллагеновые волокна в естественном хряще, говорит Уайли, они придают гелю прочность при растяжении. Поливиниловый спирт помогает ему вернуться к своей первоначальной форме. В результате получается желеобразный материал, состоящий на 60% из воды, эластичный, но удивительно прочный.

Натуральный хрящ может выдерживать колоссальные нагрузки от 5,800 до 8,500 фунтов на дюйм соответственно, прежде чем достигнет предела прочности. Лабораторная версия — это первый гидрогель, способный выдержать даже больше. Он на 26% прочнее естественного хряща на растяжение, что-то вроде подвешивания семи роялей на кольце для ключей, и на 66% прочнее на сжатие — что было бы похоже на парковку автомобиля на почтовой марке.


 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

«Это действительно зашкаливает с точки зрения прочности гидрогеля», — говорит Уайли.

Команда уже создала гидрогели с замечательными свойствами. В 2020 году они сообщили, что создали первый гидрогель. достаточно сильный для коленей, которые при каждом шаге ощущают силу, в два-три раза превышающую вес тела.

Однако практическое использование геля в качестве замены хряща создало дополнительные трудности при разработке. Одним из них было достижение верхних пределов прочности хрящей. Такие действия, как прыжки, выпады или подъем по лестнице, оказывают давление на хрящ в колене около 10 мегапаскалей, или около 1,400 фунтов на квадратный дюйм. Но ткани может потребоваться в четыре раза больше времени, прежде чем она сломается. «Мы знали, что есть возможности для улучшения», — говорит Уайли.

Коленные имплантаты не вечны

В прошлом исследователи, пытавшиеся создать более прочные гидрогели, использовали процесс замораживания-оттаивания для получения кристаллов внутри геля, которые вытесняют воду и помогают удерживать полимерные цепи вместе. В новом исследовании вместо замораживания и оттаивания гидрогеля исследователи использовали термическую обработку, называемую отжигом, чтобы заставить еще больше кристаллов сформироваться в полимерной сетке.

Увеличив содержание кристаллов, исследователи смогли создать гель, способный выдерживать в пять раз большую нагрузку от растяжения и почти в два раза большую нагрузку по сравнению с методами замораживания-оттаивания. Улучшенная прочность отожженного геля также помогла решить вторую задачу дизайна: закрепить его на суставе и заставить его оставаться на месте.

Хрящ образует тонкий слой, покрывающий концы костей, поэтому они не трутся друг о друга. Предыдущие исследования не позволяли прикреплять гидрогели непосредственно к костям или хрящам с достаточной прочностью, чтобы они не отрывались и не соскальзывали. Поэтому команда Duke придумала другой подход.

Их метод крепления включает цементирование и прижатие гидрогеля к титан база. Затем его прижимают и закрепляют в отверстии, где раньше был поврежденный хрящ. Тесты показывают, что конструкция крепится к кости на 68% прочнее, чем натуральный хрящ.

«Еще одна проблема, связанная с коленными имплантатами, — износ с течением времени, как самого имплантата, так и противоположного хряща», — говорит Уайли.

«Радикальное изменение в лечении»

Другие исследователи пытались заменить поврежденный хрящ коленными имплантатами из металла или полиэтилена, но поскольку эти материалы более жесткие, чем хрящ, они могут натирать другие части колена.

В тестах на износ исследователи взяли искусственный хрящ и натуральный хрящ и крутили их друг против друга миллион раз с давлением, подобным тому, которое испытывает колено при ходьбе.

Используя метод рентгеновского сканирования с высоким разрешением, называемый микрокомпьютерной томографией (микро-КТ), ученые обнаружили, что поверхность их лабораторной версии держалась в три раза лучше, чем реальная вещь. Тем не менее, поскольку гидрогель имитирует гладкую, скользкую и податливую природу настоящего хряща, он защищает другие суставные поверхности от трения, когда они скользят по имплантату.

Натуральный хрящ — удивительно прочный материал. Но после повреждения его способность к заживлению ограничена, потому что в нем нет кровеносных сосудов, говорит Уайли.

В Соединенных Штатах, остеоартрит сегодня встречается в два раза чаще, чем столетие назад. Хирургия – это вариант, когда консервативное лечение не помогает. За десятилетия хирурги разработали ряд минимально инвазивных подходов, таких как удаление рыхлого хряща, создание отверстий для стимуляции нового роста или пересадка здорового хряща от донора. Но все эти методы требуют месяцев реабилитации, и некоторые из них со временем терпят неудачу.

Полная замена коленного сустава, как правило, рассматривается как крайняя мера и является проверенным способом облегчить боль. Но и искусственные суставы не вечны. Уайли говорит, что особенно для молодых пациентов, которые хотят избежать серьезной операции из-за устройства, которое нужно будет только заменить снова, «просто не очень хорошие варианты».

«Я думаю, что это будет кардинальным изменением в отношении к людям на данном этапе», — говорит Уайли.

Sparta Biomedical и Shared Materials Instrumentation Facility в Университете Дьюка финансировали работу. Уайли и Галл являются акционерами Sparta Biomedical.

источник: Университет Дьюка


Рекомендуемые книги: Здоровье

Свежие фрукты очиститеСвежие фрукты очистить: Детокс, похудеть и поправить свое здоровье с самых вкусных продуктов природы [Мягкая обложка] с Линн Холл.
Похудеть и чувствовать себя здоровым в то время как ярко очистить организм от токсинов. Свежие фрукты очистите предлагает все необходимое для простой и мощный детоксикации, в том числе изо дня в день программ, аппетитные рецепты и советы для перехода от очищения.
Нажмите здесь для получения дополнительной информации и / или заказать эту книгу на Amazon.

Процветают FoodsПроцветают Продукты: 200 растительного Рецепты для пик здоровье [Мягкая обложка] Брендан мангала.
Основываясь на стресс сокращения, здоровье повышения питательной философии введена в его известной руководство питания вегетарианец Thrive, Профессиональное Ironman пловца Брендан Жаровня сейчас обращает внимание на ваши тарелку (миску завтрак и обед лоток тоже).
Нажмите здесь для получения дополнительной информации и / или заказать эту книгу на Amazon.

Смерть от медицины Гэри NullСмерть от медицины Гэри Null, Мартин Фельдман, Дебора Rasio и Кэролин Дин
Медицинской среде стал лабиринт взаимосвязанных корпоративных, больниц и правительственных советов директоров, проникли фармацевтических компаний. Наиболее токсичными веществами часто утвержденный первым, в то время как более мягкий и естественных альтернатив игнорируются по финансовым причинам. Это смерть от лекарств.
Нажмите здесь для получения дополнительной информации и / или заказать эту книгу на Amazon.


Другие статьи этого автора

Вам также может понравиться

Следуйте за InnerSelf

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeзначок Instagramпиктограммазначок rss

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

ДОСТУПНЫЕ ЯЗЫКИ

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

распространение болезни дома 11 26
Почему наши дома стали горячими точками COVID
by Бекки Танстолл
Оставаясь дома, многие из нас защитились от заражения COVID на работе, в школе, в магазинах или…
мужчина и женщина в каяке
Быть в потоке своей миссии души и жизненной цели
by Кэтрин Хадсон
Когда наш выбор отдаляет нас от миссии нашей души, что-то внутри нас страдает. Логики нет…
объяснение рождественских традиций 11 30
Как Рождество стало американской праздничной традицией
by Томас Адам
Каждый сезон празднование Рождества публично проводится религиозными лидерами и консерваторами ...
эфирное масло и цветы
Использование эфирных масел и оптимизация нашего тела, разума и духа
by Хизер Доун Годфри, PGCE, BSc
Эфирные масла имеют множество применений, от эфирных и косметических до психоэмоциональных и…
тоскую по питомцу 11 26
Как помочь оплакать потерю любимого домашнего питомца
by Мелисса Старлинг
Прошло три недели с тех пор, как мы с напарником потеряли нашу любимую 14.5-летнюю собаку Киви Тарро. Его…
два альпиниста, один протягивает другому руку помощи
Почему делать добрые дела полезно для вас
by Майкл Глаузер
Что происходит с творцами добрых дел? Многочисленные исследования подтверждают, что те, кто регулярно занимается…
Как культура передает эмоции, которые вы испытываете к музыке
Как культура передает эмоции, которые вы испытываете к музыке
by Джордж Атанасопулос и Имре Лахдельма
Я проводил исследования в таких местах, как Папуа-Новая Гвинея, Япония и Греция. Правда в том…
двухпартийность 11 19
Как однополые браки получили поддержку обеих партий
by Тим Линдберг
В то время как общественное мнение и различные государственные законы о правах на аборт резко разделяют страну,…

Новое отношение - новые возможности

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholistPolitics.com | Рынок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Публикации. Все права защищены.