Создан гель, который поможет заменить хрящи колен
Тонкий, гладкий слой хряща между костями в колене – это удивительный материал: достаточно прочный, чтобы выдержать вес человека, но достаточно мягкий и эластичный, чтобы защищать сустав во время ударов, в течение десятилетий. Это сочетание было чрезвычайно трудно воспроизвести в лаборатории. Но исследователи Duke University создали экспериментальный гель, который впервые соответствует уровню прочности и долговечности реальной хрящевой ткани коленного сустава.
Материал может выглядеть как дальний родственник Jell-O, но значительно прочнее. Он на 60% состоит воды, но один такой диск может переносить вес 100-фунтовой гири, а не разрываясь и не теряя форму. Его разработчики говорят, что этот гидрогель — материал, изготовленный из водопоглощающих полимеров — способен выдерживать значительные нагрузки, также, как и хрящи человека, при этом не изнашиваясь со временем.
Исследования, проведенные под руководством Бена Вили и Кена Галла, однажды могли бы предложить людям замену поврежденного хряща и альтернативу 600000 операций по замене коленных суставов, проводимых в США ежегодно.
«Хрящ, который покрывает концы костей и позволяет плавно скользить друг по другу, с каждым шагом поглощает огромное количество силы, которая от двух до трех раз превышает вес тела. Однако он имеет ограниченную способность к самолечению и восстановлению. Изменения, которые вникают с возрастом, а также при чрезмерных нагрузках и после травм трудно лечить», — сказал профессор Галл.
Читайте также: Как правильно оказать первую помощь при переломе?
Новый гидрогель состоит из двух переплетенных полимерных сеток: одна сделана из эластичных нитей, извне похожих на спагетти, а вторая – более жесткая, имеет отрицательные заряды по своей длине. Они усилены третьим ингредиентом – сеткой из целлюлозных волокон.
Когда гель растягивается, целлюлозные волокна оказывают сопротивление и помогают удерживать материал целым. А при сжатии отрицательные заряды вдоль жестких полимерных цепей отталкиваются друг от друга, помогая восстановить первоначальную форму.
В одном эксперименте команда подвергла его влияния 100000 циклов повторного растяжения, в котором материал «превысил наши первоначальные ожидания», — сказал соавтор Уильям Кошут, кандидат медицинских наук, сотрудник лаборатории Gall.
Также ученые обнаружили, что его гладкая, скользкая поверхность столь же износостойкая, как и настоящий хрящ, а также в четыре раза превосходит синтетические хрящевые имплантаты, которые на сегодняшний день утверждены FDA для использования в большом пальце ноги.
Переход от использования материала в лабораторных условиях в клинику займет минимум три года. Первоначальные тесты показывают, что материал не токсичен для клеток, выращенных в лаборатории. Следующий шаг – спроектировать имплантат, который ученые смогут испытать на овцах.
Источники информации:
