123RF
Odbudowa chrząstki stawowej dzięki piezoelektryczności
Redaktor: Iwona Konarska
Data: 13.01.2022
Źródło: PAP
Naukowcom z University of Connecticut udało się odbudować chrząstkę w stawie kolanowym królika dzięki wykorzystaniu zjawiska piezoelektryczności. Daje to nadzieję na postęp w leczeniu zwyrodnień i uszkodzeń stawów u ludzi – informuje pismo „Science Translational Medicine”.
W chorobie zwyrodnieniowej stawów, a także w wyniku różnych urazów chrząstka stawowa może ulec zużyciu lub uszkodzeniu. Pozbawienie stawu tej amortyzacji sprawia, że kości ocierają się o siebie, a wykonywanie codziennych czynności staje się niezwykle bolesne.
– Leczenie operacyjne polega na przeszczepie zdrowej chrząstki pobranej z innego miejsca, jednak jest to obarczone ryzykiem powikłań. Najlepszym rozwiązaniem byłoby odbudowanie zdrowej chrząstki w samym uszkodzonym stawie. Próbowano już wzmocnionej terapii czynnikami wzrostu czy inżynierii tkankowej, lecz rezultaty nie były zadowalające. Nowa chrząstka nie zachowywała się tak jak pierwotna, pod wpływem normalnych obciążeń ulegała uszkodzeniom – piszą autorzy.
Bioinżynierowie odkryli, że kluczem do prawidłowego rozwoju tkanki chrzęstnej są sygnały elektryczne. Zaprojektowali biologiczne rusztowanie z nanowłókien poli-L-laktydowych (PLLA). Poli-L-laktyd stosowany jest m.in. do produkcji resorbowalnych nici chirurgicznych.
– Ten nanomateriał posiada istotną właściwość – piezoelektryczność. Pod wpływem naprężeń mechanicznych wytwarza potencjały elektryczne. Regularne ruchy stawu, na przykład podczas chodzenia, mogą powodować, że rusztowanie będzie generowało słabe, lecz stałe pole elektryczne, stymulujące rozwój solidnej tkanki chrzęstnej – tłumaczą badacze.
Naukowcy przetestowali swój projekt, regenerując uszkodzony staw kolanowy królika. Po wszczepieniu rusztowania zwierzę biegało na bieżni, a tkanka chrzęstna stopniowo się odbudowywała.
– Piezoelektryczność jest zjawiskiem występującym w ludzkim organizmie. Odpowiedź piezoelektryczną wykazują kości, chrząstki, włókna kolagenowe, DNA i różne białka – zauważa autor badań dr Yang Liu.
– Rezultaty są fascynujące, musimy jednak przetestować tę metodę na większym zwierzęciu o masie ciała bardziej zbliżonej do ludzkiej. Powinno być ono także starsze, gdyż zwyrodnienia stawów najczęściej dotyczą późniejszych etapów życia – dodają naukowcy.
– Leczenie operacyjne polega na przeszczepie zdrowej chrząstki pobranej z innego miejsca, jednak jest to obarczone ryzykiem powikłań. Najlepszym rozwiązaniem byłoby odbudowanie zdrowej chrząstki w samym uszkodzonym stawie. Próbowano już wzmocnionej terapii czynnikami wzrostu czy inżynierii tkankowej, lecz rezultaty nie były zadowalające. Nowa chrząstka nie zachowywała się tak jak pierwotna, pod wpływem normalnych obciążeń ulegała uszkodzeniom – piszą autorzy.
Bioinżynierowie odkryli, że kluczem do prawidłowego rozwoju tkanki chrzęstnej są sygnały elektryczne. Zaprojektowali biologiczne rusztowanie z nanowłókien poli-L-laktydowych (PLLA). Poli-L-laktyd stosowany jest m.in. do produkcji resorbowalnych nici chirurgicznych.
– Ten nanomateriał posiada istotną właściwość – piezoelektryczność. Pod wpływem naprężeń mechanicznych wytwarza potencjały elektryczne. Regularne ruchy stawu, na przykład podczas chodzenia, mogą powodować, że rusztowanie będzie generowało słabe, lecz stałe pole elektryczne, stymulujące rozwój solidnej tkanki chrzęstnej – tłumaczą badacze.
Naukowcy przetestowali swój projekt, regenerując uszkodzony staw kolanowy królika. Po wszczepieniu rusztowania zwierzę biegało na bieżni, a tkanka chrzęstna stopniowo się odbudowywała.
– Piezoelektryczność jest zjawiskiem występującym w ludzkim organizmie. Odpowiedź piezoelektryczną wykazują kości, chrząstki, włókna kolagenowe, DNA i różne białka – zauważa autor badań dr Yang Liu.
– Rezultaty są fascynujące, musimy jednak przetestować tę metodę na większym zwierzęciu o masie ciała bardziej zbliżonej do ludzkiej. Powinno być ono także starsze, gdyż zwyrodnienia stawów najczęściej dotyczą późniejszych etapów życia – dodają naukowcy.
