In het laboratorium gemaakt kniekraakbeen verslaat het echte ding

vervangend kniekraakbeen 8 16
Een nieuw in het laboratorium gemaakt kniekraakbeen is 26% sterker dan natuurlijk kraakbeen in spanning, zoiets als het ophangen van zeven vleugels aan een sleutelhanger, en 66% sterker in compressie - wat zou zijn als het parkeren van een auto op een postzegel. (Credit: Daniel Thiele/Unsplash)

Een nieuwe op gel gebaseerde vervanging van kniekraakbeen is sterker en duurzamer dan het echte werk, volgens een nieuwe studie.

Vrij verkrijgbare pijnstillers, fysiotherapie, steroïde-injecties - sommige mensen hebben het allemaal geprobeerd en hebben nog steeds te maken met kniepijn.

Vaak komt kniepijn voort uit de progressieve slijtage van kraakbeen bekend als artrose, die wereldwijd bijna een op de zes volwassenen treft - 867 miljoen mensen. Voor degenen die willen voorkomen dat het hele kniegewricht wordt vervangen, kan het nieuwe kraakbeen patiënten binnenkort helpen snel en pijnvrij weer op de been te komen en dat ook te blijven.

Zoals vermeld in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen, blijkt uit mechanische testen dat de hydrogel - een materiaal gemaakt van waterabsorberende polymeren - met meer kracht kan worden ingedrukt en getrokken dan natuurlijk kraakbeen en drie keer beter bestand is tegen slijtage.

Implantaten gemaakt van het materiaal worden momenteel ontwikkeld door Sparta Biomedical en getest bij schapen. Onderzoekers maken zich op om volgend jaar met klinische proeven bij mensen te beginnen.

"Als alles volgens plan verloopt, zou de klinische proef al in april 2023 moeten beginnen", zegt Benjamin Wiley, een professor scheikunde aan de Duke University die het onderzoek leidde samen met Ken Gall, een professor in werktuigbouwkunde en materiaalkunde.

Natuurlijk kniekraakbeen

Om dit materiaal te maken, nam het team dunne vellen cellulosevezels en doordrenkte ze met een polymeer genaamd polyvinylalcohol - een stroperige goo bestaande uit draderige ketens van zich herhalende moleculen - om een ​​gel te vormen.

De cellulosevezels werken als de collageenvezels in natuurlijk kraakbeen, zegt Wiley - ze geven de gel kracht wanneer ze worden uitgerekt. De polyvinylalcohol helpt het terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm. Het resultaat is een Jello-achtig materiaal, 60% water, dat soepel en toch verrassend sterk is.

Natuurlijk kraakbeen kan maar liefst 5,800 tot 8,500 pond per inch aan trekken en knijpen weerstaan, voordat het zijn breekpunt bereikt. De in het laboratorium gemaakte versie is de eerste hydrogel die nog meer aankan. Het is 26% sterker dan natuurlijk kraakbeen in spanning, zoiets als het ophangen van zeven vleugels aan een sleutelhanger, en 66% sterker in compressie - wat zou zijn als het parkeren van een auto op een postzegel.


 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

"Het is echt buiten de hitlijsten in termen van hydrogelsterkte", zegt Wiley.

Het team heeft al hydrogels gemaakt met opmerkelijke eigenschappen. In 2020 meldden ze dat ze de eerste hydrogel hadden gemaakt sterk genoeg voor knieën, die bij elke stap de kracht van twee tot drie keer het lichaamsgewicht voelen.

Het praktisch gebruik van de gel als kraakbeenvervanging bracht echter extra ontwerpuitdagingen met zich mee. Een daarvan was het bereiken van de bovengrenzen van de kracht van kraakbeen. Activiteiten zoals hoppen, uitvallen of traplopen oefenen zo'n 10 Megapascal druk uit op het kraakbeen in de knie, of ongeveer 1,400 pond per vierkante inch. Maar het weefsel kan tot vier keer zo lang duren voordat het breekt. "We wisten dat er ruimte was voor verbetering", zegt Wiley.

Knie-implantaten gaan niet eeuwig mee

In het verleden gebruikten onderzoekers die sterkere hydrogels probeerden te maken een vries-dooiproces om kristallen in de gel te produceren, die water verdrijven en helpen de polymeerketens bij elkaar te houden. In de nieuwe studie gebruikten de onderzoekers in plaats van de hydrogel te bevriezen en te ontdooien, een warmtebehandeling die gloeien wordt genoemd om nog meer kristallen te laten ontstaan ​​in het polymeernetwerk.

Door het kristalgehalte te verhogen, konden de onderzoekers een gel produceren die bestand is tegen vijf keer zoveel stress door trekken en bijna twee keer zoveel knijpen in vergelijking met vries-dooi-methoden. De verbeterde sterkte van de gegloeide gel hielp ook bij het oplossen van een tweede ontwerpuitdaging: het aan de verbinding bevestigen en ervoor zorgen dat het blijft zitten.

Kraakbeen vormt een dunne laag die de uiteinden van botten bedekt, zodat ze niet tegen elkaar schuren. Eerdere studies waren niet in staat om hydrogels rechtstreeks aan bot of kraakbeen te bevestigen met voldoende sterkte om te voorkomen dat ze losraken of wegglijden. Dus het Duke-team kwam met een andere aanpak.

Hun bevestigingsmethode omvat het cementeren en vastklemmen van de hydrogel aan een titanium baseren. Dit wordt vervolgens geperst en verankerd in een gat waar vroeger het beschadigde kraakbeen zat. Tests tonen aan dat het ontwerp 68% steviger blijft zitten dan natuurlijk kraakbeen op bot.

"Een andere zorg voor knie-implantaten is slijtage in de loop van de tijd, zowel van het implantaat zelf als het tegenoverliggende kraakbeen", zegt Wiley.

'Een dramatische verandering in behandeling'

Andere onderzoekers hebben geprobeerd beschadigd kraakbeen te vervangen door knie-implantaten van metaal of polyethyleen, maar omdat deze materialen stijver zijn dan kraakbeen, kunnen ze tegen andere delen van de knie schuren.

In slijtagetesten namen de onderzoekers kunstkraakbeen en natuurlijk kraakbeen en draaiden ze een miljoen keer tegen elkaar, met een druk vergelijkbaar met wat de knie ervaart tijdens het lopen.

Met behulp van een röntgenscantechniek met hoge resolutie genaamd microcomputertomografie (micro-CT), ontdekten de wetenschappers dat het oppervlak van hun in het laboratorium gemaakte versie drie keer beter standhield dan het echte werk. Maar omdat de hydrogel de gladde, gladde, kussenachtige aard van echt kraakbeen nabootst, beschermt het andere gewrichtsoppervlakken tegen wrijving als ze tegen het implantaat glijden.

Natuurlijk kraakbeen is opmerkelijk duurzaam spul. Maar eenmaal beschadigd, heeft het een beperkt vermogen om te genezen omdat het geen bloedvaten heeft, zegt Wiley.

In de Verenigde Staten, osteoartritis komt tegenwoordig twee keer zo vaak voor als een eeuw geleden. Chirurgie is een optie wanneer conservatieve behandelingen falen. In de afgelopen decennia hebben chirurgen een aantal minimaal invasieve benaderingen ontwikkeld, zoals het verwijderen van los kraakbeen, het maken van gaten om nieuwe groei te stimuleren of het transplanteren van gezond kraakbeen van een donor. Maar al deze methoden vereisen maanden van revalidatie, en een percentage van hen faalt na verloop van tijd.

Over het algemeen beschouwd als een laatste redmiddel, is totale knievervanging een bewezen manier om pijn te verlichten. Maar kunstmatige gewrichten gaan ook niet eeuwig mee. Vooral voor jongere patiënten die een grote operatie willen vermijden voor een apparaat dat later alleen maar opnieuw hoeft te worden vervangen, zegt Wiley: "Er zijn gewoon niet erg goede opties die er zijn."

"Ik denk dat dit een dramatische verandering in de behandeling van mensen in dit stadium zal zijn", zegt Wiley.

Sparta Biomedical en de Shared Materials Instrumentation Facility aan de Duke University financierden het werk. Wiley en Gall zijn aandeelhouders van Sparta Biomedical.

Bron: Duke University


Aanbevolen boeken: Gezondheid

Vers fruit reinigenFresh Fruit Cleanse: Detox, afvallen en herstellen van uw gezondheid met Nature's Most Delicious Foods [Paperback] door Leanne Hall.
Afvallen en je gezond voelen terwijl je je lichaam van gifstoffen schoonmaakt. Vers fruit reinigen biedt alles wat je nodig hebt voor een gemakkelijke en krachtige ontgifting, inclusief programma's van dag tot dag, overheerlijke recepten en advies voor het overschakelen van de reini- ging.
Klik hier voor meer info en / of om dit boek op Amazon te bestellen.

Gedijen FoodsThrive Foods: 200 Plant-Based Recepten voor Peak Health [Paperback] door Brendan Brazier.
Voortbouwen op de stressverminderende, gezondheidsbevorderende voedingsfilosofie geïntroduceerd in zijn veelgeprezen veganistische voedingsgids Thrive, professionele Ironman-triatleet Brendan Brazier richt nu zijn aandacht op je bord (ontbijtkom en lunchplateau).
Klik hier voor meer info en / of om dit boek op Amazon te bestellen.

Death by Medicine van Gary NullDeath by Medicine van Gary Null, Martin Feldman, Debora Rasio en Carolyn Dean
De medische omgeving is een doolhof geworden van in elkaar grijpende raden van bestuur van bedrijven, ziekenhuizen en overheden, geïnfiltreerd door de farmaceutische bedrijven. De meest toxische stoffen worden vaak als eerste goedgekeurd, terwijl mildere en meer natuurlijke alternatieven om financiële redenen worden genegeerd. Het is de dood door medicijnen.
Klik hier voor meer info en / of om dit boek op Amazon te bestellen.


Meer artikelen van deze auteur

Dit vind je misschien ook leuk

volg InnerSelf op

facebook icontwitter iconyoutube iconinstagram pictogrampintrest pictogramrss-pictogram

 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

BESCHIKBARE TALEN

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

MEEST GELEZEN

een jonge man meditatie buiten
Hoe te mediteren en waarom?
by Joseph Selbie
Meditatie geeft ons meer toegang tot niet-lokale realiteiten: verheffende en harmoniserende emoties,...
zonnestelsels thuis 9 30
Wanneer het elektriciteitsnet uitvalt, kan uw huis dan op zonne-energie worden aangesloten?
by Will Gorman et al
In veel ramp- en storingsgevoelige gebieden beginnen mensen zich af te vragen of investeren in rooftops...
tropische ziekten 9 24
Waarom tropische ziekten in Europa misschien niet lang meer zeldzaam zijn
by Michael Head
Dengue, een virale infectie die wordt verspreid door muggen, is een veel voorkomende ziekte in delen van Azië en Latijns-Amerika...
een grootmoeder die haar twee kleinkinderen voorleest
Het Schotse verhaal van een grootmoeder voor de herfst-equinox
by Ellen Evert Hopman
Dit verhaal heeft een beetje Amerika en een beetje Orkney erin. Orkney is aan de…
covid veranderde persoonlijkheden 9 28
Hoe de pandemie onze persoonlijkheid heeft veranderd
by Jolanta Burke
Er zijn aanwijzingen dat belangrijke gebeurtenissen in ons persoonlijke leven die ernstige stress of trauma veroorzaken...
rechter slaapstand 9 28
Dit zijn de juiste manieren om te slapen
by Christian Moro en Charlotte Phelps
Ook al is slaap misschien, zoals een onderzoeker het uitdrukte, "het enige belangrijke gedrag op zoek naar een ...
ladder die reikt tot aan de maan
Verken je weerstand tegen de kansen van het leven
by Beth Bell
Ik begreep de uitdrukking "zeg nooit nooit" niet echt totdat ik begon te herkennen dat ik ...
waarom krachttraining 9 30
Waarom je aan krachttraining zou moeten doen en hoe je dat moet doen?
by Jack McNamara
Een voordeel van krachttraining boven cardio is dat er niet hetzelfde zuurstofniveau voor nodig is...

Nieuwe attitudes - nieuwe mogelijkheden

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Alle rechten voorbehouden.