Зроблений у лабораторії колінний хрящ перевершує справжню річ

заміна колінного хряща 8 16
Новий колінний хрящ, виготовлений у лабораторії, на 26% сильніший за природний хрящ у розтягуванні, щось на зразок підвішування семи роялів на кільці для ключів, і на 66% сильніший у стисненні — це було б як паркування автомобіля на поштовій марці. (Кредит: Даніель Тіле/Unsplash)

Згідно з новим дослідженням, новий замінник колінного хряща на основі гелю міцніший і довговічніший, ніж справжній.

Знеболювальні, які продаються без рецепта, фізіотерапія, ін’єкції стероїдів — деякі люди спробували все це, але все ще мають справу з болем у колінах.

Часто біль у коліні виникає внаслідок прогресуючого зносу хрящ відомий як остеоартрит, який вражає майже кожного шостого дорослого — 867 мільйонів людей — у всьому світі. Для тих, хто хоче уникнути заміни всього колінного суглоба, новий хрящ може незабаром допомогти пацієнтам швидко, безболісно стати на ноги та залишатися таким.

Як повідомляється в журналі Розширені функціональні матеріали, механічні випробування показали, що гідрогель — матеріал, виготовлений із водопоглинаючих полімерів — можна тиснути та тягнути з більшою силою, ніж природний хрящ, і він утричі стійкіший до зношування.

Імплантати з цього матеріалу зараз розробляються компанією Sparta Biomedical і випробовуються на вівцях. Дослідники готуються розпочати клінічні випробування на людях наступного року.

«Якщо все піде за планом, клінічне випробування має розпочатися вже у квітні 2023 року», — каже Бенджамін Вайлі, професор хімії з Університету Дьюка, який керував дослідженням разом із Кеном Галлом, професором машинобудування та матеріалознавства.

Натуральний колінний хрящ

Щоб зробити цей матеріал, команда взяла тонкі листи целюлозних волокон і наповнила їх полімером під назвою полівініловий спирт — в’язкою липкою речовиною, що складається з тягучих ланцюгів повторюваних молекул — для утворення гелю.

Волокна целюлози діють як колагенові волокна У натуральному хрящі, каже Вайлі, вони надають міцності гелю при розтягуванні. Повернути йому початкову форму допомагає полівініловий спирт. Результатом є матеріал, схожий на желе, на 60% складається з води, який є еластичним, але напрочуд міцним.

Природний хрящ може витримувати колосальне навантаження від 5,800 до 8,500 фунтів на дюйм відповідно, перш ніж досягти точки руйнування. Версія, виготовлена ​​в лабораторії, є першим гідрогелем, який може працювати навіть більше. Він на 26% сильніший за природний хрящ у розтягуванні, щось на зразок підвішування семи роялів до кільця для ключів, і на 66% сильніший у стисненні — це було б як паркування автомобіля на поштовій марці.


 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

«З точки зору міцності гідрогелю, це дійсно зашкалює», — каже Вайлі.

Команда вже створила гідрогелі з чудовими властивостями. У 2020 році вони повідомили, що створили перший гідрогель достатньо міцний для колін, які під час кожного кроку відчувають силу, що в два-три рази перевищує вагу тіла.

Однак практичне використання гелю як замінника хряща викликало додаткові труднощі при проектуванні. Перший – досягнення верхньої межі міцності хряща. Такі види діяльності, як стрибки, випади або підйом по сходах, створюють тиск близько 10 мегапаскалів на хрящ у коліні, або приблизно 1,400 фунтів на квадратний дюйм. Але тканині може знадобитися до чотирьох разів більше, перш ніж вона розірветься. «Ми знали, що є місце для вдосконалення», — каже Вайлі.

Колінні імплантати не діють вічно

У минулому дослідники, намагаючись створити міцніші гідрогелі, використовували процес заморожування-розморожування для отримання кристалів у гелі, які витісняють воду та допомагають утримувати полімерні ланцюги разом. У новому дослідженні замість заморожування та розморожування гідрогелю дослідники використовували термічну обробку під назвою відпал, щоб спонукати до утворення ще більшої кількості кристалів у полімерній мережі.

Збільшивши вміст кристалів, дослідники змогли виготовити гель, який може витримувати в п’ять разів більше навантаження від витягування та майже вдвічі більше стискання порівняно з методами заморожування-розморожування. Покращена міцність відпаленого гелю також допомогла вирішити другу задачу дизайну: закріпити його на з’єднанні та залишити на місці.

Хрящ утворює тонкий шар, який покриває кінці кісток, щоб вони не стиралися одна об одну. Попередні дослідження не змогли прикріпити гідрогелі безпосередньо до кісток або хрящів з достатньою міцністю, щоб утримати їх від розриву або зісковзування. Тож команда Duke запропонувала інший підхід.

Їх спосіб кріплення передбачає цементування та затискання гідрогелю до a титан база. Потім його притискають і закріплюють в отворі, де раніше знаходився пошкоджений хрящ. Випробування показали, що конструкція фіксується на 68% міцніше, ніж природний хрящ на кістці.

«Ще одне занепокоєння щодо колінних імплантатів — це зношування з часом як самого імплантату, так і протилежного хряща», — каже Уайлі.

«Розкісна зміна лікування»

Інші дослідники намагалися замінити пошкоджений хрящ колінними імплантатами з металу або поліетилену, але оскільки ці матеріали жорсткіші за хрящ, вони можуть натирати інші частини коліна.

Під час випробувань на знос дослідники взяли штучний і природний хрящі та обертали їх один проти одного мільйон разів із тиском, подібним до того, який відчуває коліно під час ходьби.

Використовуючи техніку рентгенівського сканування з високою роздільною здатністю, яка називається мікрокомп’ютерною томографією (мікроКТ), вчені виявили, що поверхня виготовленої в лабораторії версії тримається втричі краще, ніж справжня. Проте, оскільки гідрогель імітує гладку, слизьку, м’яку природу справжнього хряща, він захищає інші поверхні суглобів від тертя, коли вони ковзають по імплантату.

Натуральний хрящ надзвичайно міцний матеріал. Але після пошкодження він має обмежену здатність до загоєння, оскільки не має кровоносних судин, каже Вайлі.

В Сполучених Штатах, остеоартрит сьогодні вдвічі частіше, ніж століття тому. Хірургічне втручання є варіантом, коли консервативні методи лікування не дають результатів. Протягом десятиліть хірурги розробили низку мінімально інвазивних підходів, таких як видалення ослабленого хряща або створення отворів для стимуляції нового росту або трансплантація здорового хряща від донора. Але всі ці методи вимагають місяців реабілітації, і деякий відсоток із них з часом не вдається.

Повна заміна колінного суглоба, яка зазвичай вважається крайнім заходом, є перевіреним способом полегшити біль. Але штучні суглоби теж не вічні. Особливо для молодших пацієнтів, які хочуть уникнути серйозної операції з приводу пристрою, який потрібно буде лише замінити знову, Вайлі каже: «просто немає дуже хороших варіантів».

«Я думаю, що це буде драматична зміна в лікуванні людей на даному етапі», — каже Вайлі.

Sparta Biomedical і Shared Materials Instrumentation Facility в Університеті Дьюка фінансували роботу. Вайлі та Галл є акціонерами Sparta Biomedical.

джерело: Університет Дьюка


Рекомендовані книги: Здоров’я

Очищення свіжих фруктівОчищення свіжих фруктів: Детокс, схуднення та відновлення здоров’я завдяки найсмачнішим стравам природи [М’яка обкладинка], автор Leanne Hall.
Схудніть і почувайтесь здорово здоровими, очищаючи організм від токсинів. Очищення свіжих фруктів пропонує все, що потрібно для легкого та потужного детоксикації, включаючи щоденні програми, апетитні рецепти та поради щодо переходу від очищення.
Клацніть тут, щоб отримати більше інформації та / або замовити цю книгу на Amazon.

Процвітають продукти харчуванняThrive Foods: 200 рецептів рослинного походження для досягнення найвищого рівня здоров’я [М’яка обкладинка], автор Брендан Бразер.
Спираючись на філософію харчування, що сприяє зменшенню стресу та зміцненню здоров’я, представлену у його відомій веганській методиці Процвітати, професійний триатлоніст Ironman Брендан Бразер тепер звертає свою увагу на вашу тарілку (чаша для сніданку та піднос для обіду теж).
Клацніть тут, щоб отримати більше інформації та / або замовити цю книгу на Amazon.

Смерть від медицини Гері НуллСмерть від медицини Гері Нулл, Мартін Фельдман, Дебора Расіо та Керолін Дін
Медичне середовище стало лабіринтом взаємопов'язаних корпоративних, лікарняних та урядових рад директорів, в які проникли фармацевтичні компанії. Найчастіше найтоксичніші речовини часто схвалюють спочатку, тоді як м’які та природніші альтернативи ігноруються з фінансових причин. Це смерть від медицини.
Клацніть тут, щоб отримати більше інформації та / або замовити цю книгу на Amazon.


Інші статті цього автора

Вам також може сподобатися

слідкуйте за InnerSelf далі

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeinstagram iconпінтрест значокrss значок

 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

ДОСТУПНІ МОВИ

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

НАЙБІЖ ЧИТАТИ

діти та медитація 9 9
Медитація має потенціал для лікування дітей, які страждають від травм, важких діагнозів або стресу
by Гіларі Андрійович Марусак
Діти, які активно медитують, відчувають зниження активності в частинах мозку, пов’язаних з...
кішка гладиться
4 способи дізнатися, чи любить вас ваша кішка
by Емілі Блеквелл
Навіть найвідданіші власники котів іноді замислюються, чи справді їх кішка любить.
дитина посміхається
Перейменування та повернення священного
by Філіда Анам-Айре
Гуляти на природі, смачно їсти, віршувати, гратися з нашими дітьми, танцювати та співати,…
допитливі діти 9 17
5 способів викликати у дітей цікавість
by Перрі Зурн
Діти від природи цікаві. Але різні сили в навколишньому середовищі можуть придушити їхню цікавість до...
чому ви повинні говорити 9
Чому ви повинні говорити в розмові з незнайомцями
by Квін Хірші
У розмові з незнайомими людьми люди схильні думати, що вони повинні менше половини часу говорити з...
натуральний корм для тварин 9 6
Ось як безпечно їсти сире м’ясо для домашніх тварин
by Вероніка Булохова та Еллен У. Еванс
Годування домашніх тварин сирим м’ясом і рибою є зростаючою тенденцією, яку популяризують тваринники, Pet-Health…
бабуся допомагає онукові запалити свічки у церкві у Львові
Чому споживачі новин відчувають втому від кризи
by Ребекка Розель-Стоун
Бути уважним до таких реалій, як війна, часто буває боляче, і люди не вміють зберігати...
приховування інфляції 9 14
3 способи, як компанії змінюють свою продукцію, щоб приховати інфляцію
by Адріан Палмер
Існують певні зміни в продукті, які компанії можуть і роблять, щоб спробувати тихо згорнути збільшені...

Нове ставлення - нові можливості

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Ринок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Всі права захищені.