Regeneracja rozdartej chrząstki

Nowy biomateriał opracowany przez Cartilix , biotechnologiczny startup z siedzibą w Foster City w Kalifornii, może radykalnie poprawić wskaźnik powodzenia operacji naprawy chrząstki stawu kolanowego, czyniąc procedurę bardziej dostępną dla pacjentów z uszkodzonymi kolanami. Nowy materiał, nazwany ChonDux, składa się z hydrożelu polimerowego, który po wstrzyknięciu do kolana podczas operacji kieruje regeneracją chrząstki poprzez stymulację komórek naprawczych w organizmie.

Wypełniacz kolan: Biomateriał opracowany przez Cartilix, zwany ChonDux, może ulepszyć obecną chirurgię mikrozłamań mającą na celu naprawę uszkodzonej chrząstki stawu kolanowego. Podczas zabiegu chirurg nakłada bioadhezję (zaznaczoną na niebiesko) na ubytek, w którym brakuje chrząstki. Drobne dziurki (czerwone) są następnie wiercone w kości obok ubytku i wypełniane hydrożelem (linie faliste). Światło UVA pada na materiał, co powoduje twardnienie polimeru z lepkiej cieczy w żel (linie kreskowane).

Minimalnie inwazyjna operacja kolana znana jako mikrozłamanie, w której chirurg wierci otwory w kolanie w celu stymulowania regeneracji utraconej w wyniku zużycia chrząstki, stała się w ostatnich latach coraz bardziej popularna wśród sportowców. Wielu zawodowych koszykarzy, w tym Greg Oden z Portland Trail Blazers i Amare Stoudemire z Phoenix Suns, przeszło tę procedurę, przyczyniając się do wzrostu popularności. Jednak wskaźnik powodzenia procedury jest bardzo różny, mówi Normana Marcusa , ortopeda w Virginia Cartilage Institute w Springfield w stanie Wirginia. Wśród młodych sportowców, którzy mają niewielkie ubytki w chrząstce stawu kolanowego, mikrozłamania działają w 75% przypadków. Jednak liczba ta spada do 50 procent u starszych pacjentów, mówi Marcus.

Marcus, który jest naczelnym lekarzem w Cartilix, i jego koledzy mają nadzieję ulepszyć procedurę i uczynić ją bardziej dostępną dla większej populacji wyżu demograficznego. Wraz z wiekiem wiele osób jest zmuszonych do ograniczenia aktywności fizycznej z powodu bolesnych, opuchniętych stawów spowodowanych niszczeniem chrząstki stawu kolanowego, które pojawia się wraz z wiekiem lub w wyniku powtarzającego się stresu lub urazu. Marcus ma nadzieję, że będzie w stanie leczyć tych pacjentów, zanim rozwinie się pełnoobjawowa choroba zwyrodnieniowa stawów. Celem jest zidentyfikowanie tej dużej populacji, która chce być aktywna przez całe życie, mówi.

Podczas mikrozłamań chirurg używa specjalnego szydła, aby wywiercić serię maleńkich otworów w kości pod obszarem brakującej chrząstki. Szpik kostny zawierający komórki macierzyste przenika do uszkodzonego obszaru i tworzy skrzep. Skrzep uwalnia komórki macierzyste, które różnicują się w komórki chrząstki i stopniowo tworzą nową tkankę. Jednakże, ponieważ nowa tkanka jest chrząstką bliznowatą, a nie prawdziwą chrząstką, może nie mieć takiej samej trwałości i wytrzymałości jak tkanka oryginalna – prawdopodobnie przyczynia się do wysokiego wskaźnika niepowodzeń mikrozłamań.

ChonDux składa się z hydrożelu wykonanego z glikolu polietylenowego – polimeru powszechnie stosowanego w różnych produktach medycznych – oraz bioadhezji, która utrzymuje hydrożel na miejscu po wstrzyknięciu. Najpierw chirurg pokrywa środkiem bioadhezyjnym wnętrze ubytku, w którym brakuje chrząstki, a następnie, podobnie jak w przypadku mikrozłamań, wierci w kości obok ubytku maleńkie otwory. Następnie chirurg wypełnia pustą przestrzeń hydrożelem i oświetla materiał światłem UVA, co powoduje stwardnienie polimeru z lepkiej cieczy w żel. Skrzep krwi, który powstaje z mikropęknięcia, zostaje następnie uwięziony w hydrożelu.

Jednym z największych problemów związanych z przesadzaniem biomateriałów jest przyklejanie głównie wodnego materiału w bardzo śliskiej przestrzeni, mówi Jennifer Elisseeff , inżynier biomedyczny z Johns Hopkins University, który opracował ChonDux i współzałożyciel Cartilix. Klej w tym przypadku składa się z siarczanu chondroityny – naturalnego składnika chrząstki, który jest modyfikowany chemicznie, aby wiązać się ze zdrową chrząstką otaczającą ubytek, a także z hydrożelem. Działa jak podkład, który pomaga farbie przyklejać się do ściany, powiedział Elisseeff podczas panelu na niedawnej konferencji EmTech w Cambridge, MA. Klej zapobiega tworzeniu się blizn pomiędzy nową i starą chrząstką.

Elisseeff , która była członkiem TR35 Technology Review w 2002 r., wraz z zespołem przetestowała materiał na królikach i kozach i odkrył, że więcej komórek ze szpiku kostnego zostaje uwięzionych w skrzepie krwi, gdy obecny jest hydrożel, w porównaniu z przeprowadzonym mikrozłamaniem bez żelu. Naukowcy zauważyli również, że defekty wypełniają się szybciej z biomateriałem niż bez, a nowo utworzona tkanka bardziej przypomina prawdziwą chrząstkę.

Obiecująco wyglądają również wyniki niewielkiego badania klinicznego w Europie. Zgodnie z odkryciami przedstawionymi w EmTech, skany rezonansu magnetycznego kolana sześć miesięcy po zabiegu wykazały, że pacjenci, którzy otrzymali hydrożel, wytworzyli więcej tkanek niż ci, którzy przeszli tradycyjne mikrozłamania i zgłaszali mniejszy ból. Cartilix ma nadzieję przekazać dane z europejskiego badania amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) i rozpocząć większe badania na ludziach w Stanach Zjednoczonych.

Chociaż istnieje wiele badań nad różnymi nośnikami, takimi jak hydrożele i inne biomateriały, które mogą utrzymywać komórki w miejscu i rozwijać chrząstkę, ekscytujące w tej pracy jest to, że ten bioadhezyjny może dość mocno utrzymywać hydrożel na miejscu, dając mu czas odrastać chrząstkę, mówi Farshid Guilak , inżynier biomedyczny w Duke University School of Medicine. A ponieważ biomateriał nie musi być wysiewany komórkami przed wstrzyknięciem – strategia, którą bada wiele grup badawczych – Cartilix może być łatwiej uzyskać aprobatę FDA dla tego materiału.

Elisseeff dostosowuje swoje biomateriały również do innych zastosowań. Na przykład niedawno udzieliła licencji na niektóre ze swoich technologii: Kythera Biofarmaceutyki , firma z siedzibą w Calabasas w Kalifornii, która specjalizuje się w medycynie kosmetycznej. Firma wykorzystuje materiały Elisseeff do opracowywania aktywowanych światłem wypełniaczy kosmetycznych, które działają znacznie dłużej niż obecnie dostępne na rynku. Te wypełniacze, które są zwykle wstrzykiwane w skórę wzdłuż boków ust, aby zminimalizować zmarszczki spowodowane starzeniem, mają zwykle krótką żywotność. Pacjenci często mają zabieg powtarzany kilka razy w roku.

Za pomocą naszych materiałów oświetlamy [obszar skóry], który został wstrzyknięty i sieciujemy materiały, aby nie ulegały one tak szybkiej degradacji, mówi Elisseeff. Mówi, że Kythera planuje przetestować wypełniacze kosmetyczne na pacjentach za kilka miesięcy. Pierwsze badanie pilotażowe odbędzie się w Beverly Hills.

ukryć