Un nou biomaterial regenerează cartilajul deteriorat din articulații

Oamenii de știință de la Universitatea Northwestern au dezvoltat un nou material bioactiv care a regenerat cu succes cartilajul de înaltă calitate din articulațiile genunchiului unui model de animal mare.

Deși arată ca o pastă cauciucată, materialul este, de fapt, o rețea complexă de componente moleculare, care lucrează împreună pentru a imita mediul natural al cartilajului în organism.

• Continentele scufundate ale Pământului ar putea să dezechilibreze câmpul magnetic
• O nouă misiune spațială încearcă să dezlege misterul „inflației cosmice”

În cadrul noului studiu, cercetătorii au aplicat materialul pe cartilajele deteriorate din articulațiile genunchilor animalelor. În doar șase luni, cercetătorii au observat dovezi ale unei reparații îmbunătățite, inclusiv creșterea de noi cartilaje care conțin biopolimeri naturali (colagen II și proteoglicani), care permit o rezistență mecanică fără durere a articulațiilor.

Cercetătorii afirmă că noul material ar putea fi utilizat într-o bună zi pentru a preveni operațiile de înlocuire completă a genunchiului, pentru a trata boli degenerative precum osteoartrita și pentru a repara leziuni legate de sport, precum rupturile LCA.

Studiul a fost publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Cartilajul este o componentă esențială în articulațiile noastre”, a declarat Samuel I. Stupp de la Northwestern, care a condus studiul.

Din ce este alcătuit materialul?

„Atunci când cartilajul se deteriorează sau se rupe în timp, poate avea un impact major asupra sănătății și mobilității generale a oamenilor. Problema este că, la oamenii adulți, cartilajul nu are o capacitate inerentă de vindecare. Noua noastră terapie poate induce repararea unui țesut care nu se regenerează în mod natural. Credem că tratamentul nostru ar putea contribui la rezolvarea unei nevoi clinice grave, nesatisfăcute.”

Noul studiu urmează lucrărilor publicate recent de laboratorul Stupp, în care echipa a folosit „molecule dansante” pentru a activa celulele cartilajului uman pentru a stimula producția de proteine care construiesc matricea țesutului.

În loc să utilizeze molecule de dans, noul studiu evaluează un biomaterial hibrid dezvoltat tot în laboratorul lui Stupp. Noul biomaterial cuprinde două componente: o peptidă bioactivă care se leagă de factorul de creștere transformant beta-1 (TGFb-1) – o proteină esențială pentru creșterea și menținerea cartilajului – și acid hialuronic modificat, un polizaharid natural prezent în cartilaj și în lichidul sinovial lubrifiant din articulații

Echipa lui Stupp a integrat peptida bioactivă și particulele de acid hialuronic modificate chimic pentru a conduce autoorganizarea fibrelor la scară nanometrică în mănunchiuri care imită arhitectura naturală a cartilajului.

Scopul a fost de a crea o schelă atractivă pentru celulele proprii ale organismului pentru a regenera țesutul cartilaginos. Cu ajutorul semnalelor bioactive din fibrele la scară nanometrică, materialul încurajează repararea cartilajului de către celulele care populează scheletul.

Noul material ar putea fi aplicat articulațiilor în timpul operațiilor deschise

Pentru a evalua eficacitatea materialului în promovarea creșterii cartilajului, cercetătorii l-au testat pe oi cu defecte de cartilaj la nivelul articulației bufului, o articulație complexă a membrelor posterioare, similară genunchiului uman. Această lucrare a fost realizată în laboratorul lui Mark Markel din cadrul Facultății de Medicină Veterinară a Universității Wisconsin-Madison.

Potrivit lui Stupp, testarea pe un model de oaie a fost vitală. La fel ca la om, cartilajul oilor este incredibil de dificil de regenerat.

„Un studiu pe un model de oaie este mai predictiv cu privire la modul în care tratamentul va funcționa la om”, a declarat Stupp. „La alte animale mai mici, regenerarea cartilajului are loc mult mai ușor”.

În cadrul studiului, cercetătorii au injectat materialul gros, asemănător unei paste, în defectele de cartilaj, unde s-a transformat într-o matrice cauciucată. Nu numai că noul cartilaj a crescut pentru a umple defectul pe măsură ce schela se degrada, dar țesutul reparat a fost în mod constant de calitate superioară.

În viitor, Stupp își imaginează că noul material ar putea fi aplicat articulațiilor în timpul operațiilor deschise sau artroscopice. Standardul actual de îngrijire este chirurgia prin microfracturare, în timpul căreia chirurgii creează mici fracturi în osul de bază pentru a induce creșterea cartilajului nou, scrie MedicalXpress.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Artroza, boala degenerativă a articulaţiilor: simptome, diagnostic şi tratament

Ce factori duc la durerile de articulaţie din perioada iernii şi cum pot fi evitate acestea

Te dor articulaţiile pentru că e nor? Un grup de cercetători infirmă această teorie, după ce a analizat 1,5 milioane de oameni

Gelul “minune” care repara articulatiile