Wissenschaftler lassen Knieknorpel mit elektrischem Strom nachwachsen

Elektrische Knieimplantate könnten die Antwort für Millionen von Arthritis-Patienten sein, da Wissenschaftler mit Hilfe von elektrischem Strom Knorpel nachwachsen lassen konnten.

Bioingenieure in Connecticut haben ein winziges Netzimplantat entwickelt, das etwa einen halben Millimeter dick ist und bei Druck winzige elektrische Ströme erzeugt – eine Eigenschaft, die als Piezoelektrizität bekannt ist.

Bei Arthritis-Patienten mit dem Implantat würde eine regelmäßige Gelenkbewegung dazu führen, dass das Implantat ein elektrisches Feld erzeugt, das die Zellen dazu anregt, es zu besiedeln und zu neuem Knorpel zu wachsen.

Arthritis ist eine häufige und schmerzhafte Erkrankung, die durch Schäden an den Gelenken einer Person verursacht wird. Normalerweise polstern Knorpelpolster diese Stellen, aber Verletzungen oder das Alter können sie abtragen.

Wenn sich der Knorpel verschlechtert, beginnt der Knochen auf den Knochen zu treffen und alltägliche Aktivitäten wie das Gehen können schreckliche Qualen verursachen. Daher ist das Wachstum von neuem Knorpel der Schlüssel zur Linderung der Schmerzen.

In Experimenten konnten die Wissenschaftler erfolgreich Knorpel in einem Kaninchenknie nachwachsen lassen, was den Weg für die Heilung von Gelenken bei Menschen mit Arthritis ebnen könnte.

Osteoarthritis ist ein Zustand, der auftritt, wenn die Oberflächen in den Gelenken beschädigt werden. Es tritt auf, wenn der schützende Knorpel, der die Knochenenden abpolstert, mit der Zeit abnutzt. Bei Arthritispatienten mit dem Implantat würde eine regelmäßige Gelenkbewegung dazu führen, dass das Implantat ein elektrisches Feld erzeugt, das die Zellen dazu anregt, es zu besiedeln und zu neuem Knorpel zu wachsen

WAS IST OSTEOARTHRITIS?

Osteoarthritis ist ein Zustand, der auftritt, wenn die Oberflächen in den Gelenken beschädigt werden.

Es tritt auf, wenn der schützende Knorpel, der die Knochenenden abpolstert, mit der Zeit abnutzt.

Obwohl Osteoarthritis jedes Gelenk schädigen kann, betrifft die Erkrankung am häufigsten Gelenke in den Händen, Knien, Hüften und der Wirbelsäule.

Arthrose-Symptome können normalerweise behandelt werden, obwohl die Schäden an den Gelenken nicht rückgängig gemacht werden können.

Etwa ein Drittel der Menschen im Alter von 45 Jahren und älter in Großbritannien leidet an dieser Krankheit. Dies entspricht etwa 8,75 Millionen Menschen. In den USA sind mindestens 20 Millionen Menschen davon betroffen.

Arthrose unterscheidet sich von rheumatoider Arthritis, einer Langzeiterkrankung, bei der das Immunsystem den Körper veranlasst, sich selbst anzugreifen, was zu schmerzhaften und steifen Gelenken führt.

Die Forschung wurde von Thanh Nguyen, einem Bioingenieur an der University of Connecticut, geleitet, der sagt, er sei vorsichtig, wenn es um Experimente am Menschen geht.

“Dies ist ein faszinierendes Ergebnis, aber wir müssen dies an einem größeren Tier testen, eines mit einer Größe und einem Gewicht, das einem Menschen näher kommt”, sagte Nguyen.

Wenn die Technologie klinische Studien bestehen würde, könnte sie die Schmerzen von Menschen mit Osteoarthritis lindern, der häufigsten Art von Arthritis in Großbritannien, von der fast 9 Millionen Menschen betroffen sind.

Arthrose tritt auf, wenn sich der schützende Knorpel, der die Knochenenden abpolstert, im Laufe der Zeit abnutzt. Dadurch wird die Bewegung schwieriger als gewöhnlich, was zu Schmerzen und Steifheit führt.

Gegenwärtig ersetzen die besten Behandlungen den beschädigten Knorpel durch ein gesundes Stück, das an anderer Stelle im Körper, manchmal von einem Spender, entnommen wird.

Wenn dieser gesunde Knorpel jedoch Ihr eigener ist, könnte eine Transplantation die Stelle verletzen, aus der er entnommen wurde. Auch wenn es von jemand anderem stammt, wird Ihr Immunsystem es wahrscheinlich ablehnen.

Zuvor haben einige Forscher versucht, chemische Wachstumsfaktoren zu verstärken, um den Körper dazu zu bringen, von selbst Knorpel zu wachsen, um die Schmerzen bei Osteoarthritis zu lindern.

Andere Versuche beruhten auf einem biotechnologisch hergestellten Gerüst, um dem Körper eine Vorlage für das frische Gewebe zu geben.

Aber keiner dieser Ansätze funktioniert laut Nguyen, auch nicht in Kombination.

Arthrose ist die häufigste Art von Arthritis in Großbritannien und betrifft fast 9 Millionen Menschen (Stockbild)

Arthrose ist die häufigste Art von Arthritis in Großbritannien und betrifft fast 9 Millionen Menschen (Stockbild)

WAS IST PIEZOELEKTRIZITÄT?

Die Fähigkeit, durch Druck auf ein Material Elektrizität zu erzeugen, wird Piezoelektrizität genannt.

Das Dehnen oder Zusammendrücken eines Materials bewirkt, dass es eine elektrische Spannung erzeugt (oder umgekehrt, eine angelegte Spannung bewirkt, dass es sich ausdehnt oder zusammenzieht).

Piezoelektrizität wird zur Stromversorgung von Geräten wie Strick- und Blindenschriftmaschinen, Videokameras und Telefonen verwendet.

„Der nachgewachsene Knorpel verhält sich nicht wie nativer Knorpel. Es bricht unter der normalen Belastung des Gelenks“, sagte er.

Daher entwarf Nguyens Labor ein Gewebegerüst aus Nanofasern aus Poly-L-Milchsäure (PLLA), einem biologisch abbaubaren Polymer, das häufig zum Vernähen von Operationswunden verwendet wird.

Wenn es zusammengedrückt wird, erzeugt es einen kleinen elektrischen Stromstoß – ein Beweis für die Piezoelektrizität.

“Piezoelektrizität ist ein Phänomen, das auch im menschlichen Körper existiert”, sagte der Hauptautor Dr. Yang Liu von der University of Connecticut.

“Knochen, Knorpel, Kollagen, DNA und verschiedene Proteine ​​haben eine piezoelektrische Reaktion.”

Die regelmäßige Bewegung eines Gelenks, z. B. das Gehen einer Person, kann dazu führen, dass das Gerüst ein schwaches, aber stetiges elektrisches Feld erzeugt, das Zellen dazu anregt, es zu besiedeln und zu Knorpel zu wachsen.

Es sind keine äußeren Wachstumsfaktoren oder Stammzellen (die potenziell toxisch sind oder unerwünschte Nebenwirkungen riskieren) erforderlich, und vor allem ist der wachsende Knorpel mechanisch robust.

Als das Team kürzlich das Gerüst im Knie seines verletzten Kaninchens testete, durfte es nach der Implantation des Gerüsts auf ein Laufband hüpfen, um zu trainieren. Wie vorhergesagt, wuchs der Knorpel normal nach.

Nguyens Labor will die behandelten Tiere mindestens ein Jahr, wahrscheinlich zwei Jahre lang beobachten, um sicherzustellen, dass der Knorpel haltbar ist.

Sie wollen die PLLA-Gerüste auch an älteren Tieren testen, da Arthritis vor allem den Menschen im Alter betrifft.

Laut dem NHS entwickelt sich Osteoarthritis am häufigsten bei Menschen ab Mitte 40 und tritt häufiger bei Frauen und Menschen mit einer Familienanamnese auf.

Die Studie wurde in der neuen Ausgabe von Science Translational Medicine veröffentlicht.

TAUSENDE ARTHRITIS-PATIENTEN, DIE VON NEUEN ARTHRITIS-Medikamenten profitieren, die im NHS erhältlich sind

Rund 25.000 Patienten mit rheumatoider Arthritis sollen von neuen Medikamenten profitieren, die für den NHS zugelassen sind.

Das National Institute for Health and Care Excellence (NICE) hat mehreren Medikamenten grünes Licht für Menschen mit einer mittelschweren Form der Erkrankung gegeben, die auf konventionelle Therapien nicht angesprochen haben.

Die Medikamente sind Adalimumab, Etanercept und Infliximab, die zusammen mit Methotrexat zur Anwendung im NHS eingenommen werden.

Dr. Natalie Carter von Versus Arthritis sagte, die Medikamente würden es Tausenden mehr Menschen ermöglichen, von diesen Behandlungen zu profitieren.

Rheumatoide Arthritis ist eine Langzeiterkrankung, die Schmerzen, Schwellungen und Steifheit in den Gelenken verursacht und von der etwa 400.000 Menschen betroffen sind.

Die neuen Behandlungen wurden nur dann empfohlen, wenn eine Intensivtherapie mit zwei oder mehr krankheitsmodifizierenden Antirheumatika die Krankheit nicht unter Kontrolle gebracht hat.

Während der NICE-Überprüfung wurde ein Medikament – ​​Abatacept mit Methotrexat – nicht als kosteneffektive Behandlung für mittelschwere Erkrankungen angesehen.

Meindert Boysen, stellvertretender Geschäftsführer und Direktor des Center for Health Technology Evaluation in Nizza, sagte: „Ich freue mich, dass wir Menschen mit mittelschwerer rheumatoider Arthritis, deren Krankheit auf konventionelle Behandlungen nicht anspricht, zusätzliche Behandlungsoptionen empfehlen können.

„Diese Empfehlungen folgen einer pragmatischen Überprüfung bestehender Leitlinien als Reaktion auf die Verfügbarkeit von Biosimilars im NHS.

“Wir freuen uns, dass die Einführung von Biosimilars die Gesamtbehandlungskosten gesenkt hat und es unserem unabhängigen Ausschuss ermöglicht, mehr Menschen mit rheumatoider Arthritis eine biologische Behandlung zu empfehlen, damit sie eine bessere Lebensqualität genießen können.”

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