Glad materiaal voor het smeren van gewrichten geïnspireerd door de natuur


Glad materiaal voor het smeren van gewrichten geïnspireerd door de natuur

Gedurende een tijdje hebben wetenschappers zich ervan bewust dat synoviale vloeistof in gewrichten een natuurlijke stof bevat die helpt om ze goed gesmeerd te houden. Nu, door zijn eigenschappen te mimiken, hopen de ingenieurs van de Johns Hopkins University in Baltimore, MD, een nieuw materiaal te ontwikkelen dat langdurige smering in kunstmatige gewrichten levert, en andere specifieke plekken in het lichaam waar oppervlakken tegen elkaar bewegen.

"Wat ik van dit concept vind, is dat we natuurlijke functies missen die verloren gaan met synthetische materialen," zegt prof. Elisseeff.

Het team schrijft over het nieuwe materiaal en het potentieel dat het biedt in het tijdschrift Natuurmaterialen . Naast het helpen om gewrichtspijn te verlichten, omvatten andere gebieden van mogelijk gebruik contactlens meer comfortabel.

Het molecuul dat ze onderzoeken heet hyaluronzuur (HA), die in verschillende vormen bestaat in het lichaam waar smering nodig is.

Een vorm van HA vermindert ontsteking en beschermt cellen tegen metabolische schade. In het lichaam is HA gebonden aan de oppervlakken die het beschermt door een eiwit. Uit onderzoek blijkt dat bij beschadigde, zieke en verouderende knieën, heupen, schouders en ellebogen, dit eiwit niet meer in staat is HA te houden.

Viscosupplementatie is een populaire behandeling voor pijnlijke gewrichten en bestaat uit het injecteren van HA in de pijnlijke gewrichten. Echter, als de oorzaak van de pijn het gebrek aan eiwit is dat HA aan het aangetaste oppervlak bindt, dan biedt het geen langdurig voordeel. De geïnjecteerde HA wordt spoedig weggewassen door de natuurlijke schoonmaakprocessen van het lichaam.

'Chemisch handvat' houdt HA in de plaats

Zo, geleid door Jennifer H. Elisseeff, een professor aan het Wilmer Eye Institute bij Johns Hopkins, trachtte het team een ​​manier te vinden om HA op zijn plaats te houden. Zij vonden hun antwoord in moleculen bekend als HA-bindende peptiden (HABpeps).

De wetenschappers gebruikten HABpep als een "chemisch handvat" om HA op natuurlijke en kunstmatige oppervlakken te bevestigen met behulp van een ander synthetisch molecuul, polyethyleenglycol.

In het laboratorium hebben ze het nieuwe materiaal getest in gekweekt weefsel en gewrichts- en oogweefsel in levende dieren. Zij vonden dat de gebonden HA niet gemakkelijk was gewassen, en dat verminderde wrijving alsook wanneer de weefsels ondergedompeld werden in een bad van HA:

"Weefseloppervlakken behandeld met het HA-bindingssysteem vertoonden hogere smeringswaarden, en in vivo waren in staat om HA in het gewrichtsgewricht te behouden en om oculaire weefseloppervlakken te binden," merken ze op.

HABpep houdt HA op zijn plaats 12 keer langer

In een andere reeks experimenten testten ze ook een HABpep die is ontworpen om aan kraakbeen te bevestigen. Ze injecteerden eerst de knieën van de ratten met een paar HABpep, vervolgens met een HA, en de HA bleef 12 keer langer op zijn plaats dan bij ratten die alleen HA injecties zonder HABpep hadden ontvangen.

Het team suggereert dat deze shows HABpeps kan een nuttige aanvulling zijn op viscosupplementatie door de HA te helpen om langer te blijven. Zij concluderen ook:

Biomaterialen-gemedieerde strategieën die HA lokaal binden en concentreren, kunnen fysieke en biologische voordelen bieden wanneer ze worden gebruikt om weefselsmidende dysfunctie te behandelen en medische apparatuur te bekleden."

Hoewel het een tijdje is voordat een dergelijk materiaal klaar is voor gebruik bij mensen, benadrukt het team dat hun nog een ander voorbeeld is van waar de natuur de oplossing voor een medisch probleem heeft geïnspireerd.

Prof. Elisseeff, die ook deel uitmaakt van de Johns Hopkins University afdelingen Biomedische Engineering en Materials Science and Engineering, zegt:

"Wat ik leuk vind over dit concept is dat we natuurlijke functies missen die verloren zijn met behulp van synthetische materialen."

Ondertussen in november 2013, Medical-Diag.com Leerde hoe een ander team van onderzoekers - ook geïnspireerd door de natuur - raffinage van zeekoraal voor gebruik in bottransplantaten.

Robert Full: Engineering and evolution (Video Medische En Professionele 2022).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Ziekte