Osteoartrita genunchiului: primul hidrogel la fel de rezistent ca cartilajul real

Postat pe 07/03/2020 la 10:14 a.m.

Răsucit, comprimat, frecat, noul hidrogel fabricat de Universitatea Duke din Statele Unite este primul care suportă comparația cu ceea ce ne poate lua cartilajul genunchilor. Acest nou material ar putea într-o bună zi ameliora durerea a milioane de francezi.

În Franța, 10 milioane de persoane suferă de osteoartrita, dintre care 65% au peste 65 de ani. La persoanele peste 65 de ani, 30% au osteoartrita genunchiului în mod specific.

CAVALLINI JAMES/BSIP/BSIP prin AFP

Flexibil și rezistent, cartilajul genunchilor ne poartă literalmente. Dar capacitatea sa de reînnoire este limitată, provocând suferința a 30% dintre persoanele peste 65 de ani, pentru care înlocuirea genunchiului este ultima opțiune. Pentru a depăși această problemă, mulți cercetători se bazează pe un hidrogel sintetic care va lubrifia și proteja articulația. Dar nimeni nu a obținut un rezultat satisfăcător ... Până acum! Deoarece la Universitatea Duke (Statele Unite), chimiștii au formulat primul hidrogel cu aceeași rezistență și elasticitate ca și cartilajul articular uman. Această lucrare este publicată în revista Advanced Functional Materials.

Evitați înlocuirea genunchiului cu hidrogel

În timpul unei plimbări simple, genunchii sprijină până la patru ori greutatea corpului nostru. Odată cu anii și osteoartrita, practicarea unui sport intens sau supraponderal, cartilajul care protejează articulațiile de frecare se uzează. Tratamentele constau în principal din intervenții de tip antiinflamator, pierderea în greutate, dacă este necesar, fizioterapie sau purtarea unei orteze. Ca ultimă soluție, se ia în considerare proteza de genunchi. „Sfântul Graal” al restaurării cartilajului este o procedură ieftină care poate restabili imediat și durabil funcția mecanică a cartilajului ”, spun autorii publicației.

Hidrogelurile au fost explorate pe scară largă ca înlocuitor al cartilajului, deoarece și ele sunt formate în principal din apă și au o permeabilitate redusă, oferindu-le un coeficient de frecare foarte scăzut.

Evitați înlocuirea genunchiului cu hidrogel

În timpul unei plimbări simple, genunchii sprijină până la patru ori greutatea corpului nostru. Odată cu anii și osteoartrita, practicarea unui sport intens sau supraponderal, cartilajul care protejează articulațiile de frecare se uzează. Tratamentele constau în principal din intervenții de tip antiinflamator, pierderea în greutate, dacă este necesar, fizioterapie sau purtarea unei orteze. În ultimă instanță, se ia în considerare proteza de genunchi. „Sfântul Graal” al restaurării cartilajului este o procedură ieftină care poate restabili imediat și durabil funcția mecanică a cartilajului ”, spun autorii din publicație.

Hidrogelurile au fost explorate pe scară largă ca înlocuitor al cartilajului, deoarece și ele sunt formate în mare parte din apă și au o permeabilitate redusă, ceea ce le conferă un coeficient de frecare foarte scăzut. Cu toate acestea, rezistența mecanică și durabilitatea hidrogelurilor actuale nu sunt suficiente în condițiile de încărcare și uzură ciclice caracteristice articulației genunchiului. „Ne-am propus să producem primul hidrogel care are proprietățile mecanice ale cartilajului”, explică într-un comunicat de presă Ben Wiley, profesor de chimie la Universitatea Duke, care a condus această lucrare.

Un nou hidrogel la fel de rezistent ca cartilajul real

Noul lor hidrogel este 60% apă și are două rețele de polimeri întrețesute. Primul este realizat din fire întinse asemănătoare spaghetelor, iar celălalt, mai rigid și în formă de coș, poartă sarcini electrice negative pe toată lungimea sa. Aceste rețele sunt întărite de un al treilea ingredient, o plasă de fibre de celuloză. Când hidrogelul este întins, fibrele de celuloză rezistă la tracțiune și ajută la menținerea integrității materialului. Și atunci când sunt stoarse, sarcinile negative de-a lungul lanțurilor rigide de polimer se resping reciproc, ca niște magneți, și aderă la apă, ajutând-o să revină la forma inițială. „Doar această combinație a celor trei componente este flexibilă și rigidă și, prin urmare, puternică”, spune Feichen Yang, coautor al publicației.

Supus la 100.000 de cicluri de tracțiune repetată, materialul a rezistat la fel de bine ca și titanul poros utilizat pentru implanturile osoase, „ceea ce a depășit așteptările noastre inițiale”, notează William Koshut, un alt coautor. La fel, un singur disc cu o grosime mai mică de un centimetru poate suporta o greutate de 45 kg fără a rupe sau a-și pierde forma. În cele din urmă, după un milion de fricțiuni împotriva cartilajului real, suprafața netedă, alunecoasă și autolubrifiantă a hidrogelului sa dovedit a fi la fel de rezistentă ca și cartilajul. „Hidrogelul nostru are un coeficient de frecare cu 45% mai mic decât cel al cartilajului și este de 4,4 ori mai rezistent la uzură decât un hidrogel cu alcool polivinilic” (numit și Slime!) Aprobat în prezent de autoritățile sanitare din SUA pentru a fi utilizat în degetul mare, raportează cercetătorii . În comparație cu alți hidrogeli existenți, al lor era singurul care era la fel de puternic ca și cartilajul, atât sub strivire, cât și sub întindere.

Element esențial, acest hidrogel nu este citotoxic, adică este compatibil cu celulele cultivate în laborator. Pasul următor: testați produsul pe articulațiile ovinelor, astfel încât, în termen de trei ani, să fie posibil să treceți la testele umane.

Primiți actualizări gratuite de știri în fiecare dimineață