Rawan Lutut Buatan Makmal Menewaskan Perkara Sebenar

penggantian rawan lutut 8 16
Rawan lutut buatan makmal baharu adalah 26% lebih kuat daripada rawan semula jadi dalam ketegangan, sesuatu seperti menggantung tujuh piano besar dari cincin kunci dan 66% lebih kuat dalam mampatan—yang sama seperti meletakkan kereta pada setem pos. (Kredit: Daniel Thiele/Unsplash)

Pengganti tulang rawan lutut berasaskan gel baru lebih kuat dan lebih tahan lama daripada perkara sebenar, menurut satu kajian baru.

Ubat penahan sakit yang dijual bebas, terapi fizikal, suntikan steroid—sesetengah orang telah mencuba semuanya dan masih menghadapi sakit lutut.

Selalunya sakit lutut datang dari haus dan lusuh yang progresif rawan dikenali sebagai osteoarthritis, yang menjejaskan hampir satu daripada enam orang dewasa-867 juta orang-di seluruh dunia. Bagi mereka yang ingin mengelak daripada menggantikan keseluruhan sendi lutut, tulang rawan baharu tidak lama lagi boleh membantu pesakit bangun semula dengan cepat, tanpa rasa sakit, dan kekal seperti itu.

Seperti yang dilaporkan dalam jurnal Bahan Fungsian Lanjutan, ujian mekanikal mendedahkan bahawa hidrogel—bahan yang diperbuat daripada polimer penyerap air—boleh ditekan dan ditarik dengan lebih kuat daripada rawan semula jadi, dan tiga kali lebih tahan haus dan lusuh.

Implan yang diperbuat daripada bahan itu kini sedang dibangunkan oleh Sparta Biomedical dan diuji dalam biri-biri. Penyelidik sedang bersiap sedia untuk memulakan ujian klinikal pada manusia tahun depan.

"Jika semuanya berjalan mengikut rancangan, percubaan klinikal harus bermula sejurus April 2023," kata Benjamin Wiley, seorang profesor kimia di Duke University yang mengetuai penyelidikan bersama-sama dengan Ken Gall, seorang profesor kejuruteraan mekanikal dan sains bahan.

Rawan lutut semulajadi

Untuk membuat bahan ini, pasukan itu mengambil kepingan nipis gentian selulosa dan memasukkannya dengan polimer yang dipanggil polivinil alkohol—sejenis goo likat yang terdiri daripada rantai molekul berulang—untuk membentuk gel.

Gentian selulosa bertindak seperti serat kolagen dalam rawan semula jadi, Wiley berkata-mereka memberikan kekuatan gel apabila diregangkan. Polivinil alkohol membantu ia kembali kepada bentuk asalnya. Hasilnya ialah bahan seperti Jello, 60% air, yang lembut namun sangat kuat.

Rawan semulajadi boleh menahan 5,800 hingga 8,500 paun setiap inci tarikan dan squishing, masing-masing, sebelum mencapai titik pecahnya. Versi buatan makmal adalah hidrogel pertama yang boleh mengendalikan lebih banyak lagi. Ia adalah 26% lebih kuat daripada rawan semula jadi dalam ketegangan, sesuatu seperti menggantung tujuh piano besar dari cincin kunci dan 66% lebih kuat dalam mampatan—yang akan menjadi seperti meletakkan kereta pada setem pos.


 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

Majalah Mingguan Inspirasi harian

"Ia benar-benar terkeluar dari carta dari segi kekuatan hidrogel," kata Wiley.

Pasukan itu telah membuat hidrogel dengan sifat yang luar biasa. Pada tahun 2020, mereka melaporkan bahawa mereka telah mencipta hidrogel pertama cukup kuat untuk lutut, yang merasakan daya dua hingga tiga kali berat badan dengan setiap langkah.

Meletakkan gel untuk kegunaan praktikal sebagai pengganti rawan, bagaimanapun, memberikan cabaran reka bentuk tambahan. Satu adalah mencapai had atas kekuatan rawan. Aktiviti seperti melompat, melompat atau memanjat tangga memberi tekanan 10 Megapascal pada tulang rawan di lutut, atau kira-kira 1,400 paun setiap inci persegi. Tetapi tisu boleh mengambil masa sehingga empat kali ganda sebelum ia pecah. "Kami tahu ada ruang untuk penambahbaikan," kata Wiley.

Implan lutut tidak kekal selama-lamanya

Pada masa lalu, penyelidik yang cuba mencipta hidrogel yang lebih kuat menggunakan proses pencairan beku untuk menghasilkan kristal dalam gel, yang menghalau air dan membantu mengikat rantai polimer bersama-sama. Dalam kajian baru, bukannya membekukan dan mencairkan hidrogel, para penyelidik menggunakan rawatan haba yang dipanggil penyepuhlindapan untuk memujuk lebih banyak kristal untuk terbentuk dalam rangkaian polimer.

Dengan meningkatkan kandungan kristal, para penyelidik dapat menghasilkan gel yang boleh menahan tekanan lima kali ganda daripada tarikan dan hampir dua kali lebih banyak memerah berbanding kaedah pencairan beku. Kekuatan gel anil yang dipertingkatkan juga membantu menyelesaikan cabaran reka bentuk kedua: mengikatnya pada sendi dan memastikannya kekal.

Rawan membentuk lapisan nipis yang menutupi hujung tulang supaya tidak bercantum antara satu sama lain. Kajian terdahulu tidak dapat melekatkan hidrogel terus ke tulang atau rawan dengan kekuatan yang mencukupi untuk menghalangnya daripada terlepas atau tergelincir. Jadi pasukan Duke datang dengan pendekatan yang berbeza.

Kaedah pelekatan mereka melibatkan penyimenan dan pengapitan hidrogel kepada a titanium asas. Ini kemudiannya ditekan dan dilabuhkan ke dalam lubang tempat rawan yang rosak dahulu. Ujian menunjukkan reka bentuk kekal diikat 68% lebih kukuh daripada rawan semula jadi pada tulang.

"Satu lagi kebimbangan untuk implan lutut adalah haus dari masa ke masa, kedua-dua implan itu sendiri dan rawan lawan, " kata Wiley.

'Perubahan dramatik dalam rawatan'

Penyelidik lain telah cuba menggantikan rawan yang rosak dengan implan lutut yang diperbuat daripada logam atau polietilena, tetapi kerana bahan ini lebih kaku daripada rawan, ia boleh melecet pada bahagian lain lutut.

Dalam ujian haus, para penyelidik mengambil rawan tiruan dan rawan semula jadi dan berputar antara satu sama lain sejuta kali, dengan tekanan yang serupa dengan apa yang dialami lutut semasa berjalan.

Menggunakan teknik pengimbasan sinar-X resolusi tinggi yang dipanggil tomografi terkomputer mikro (micro-CT), saintis mendapati bahawa permukaan versi buatan makmal mereka bertahan tiga kali lebih baik daripada perkara sebenar. Namun kerana hidrogel meniru sifat rawan sebenar yang licin, licin dan berkusyen, ia melindungi permukaan sendi lain daripada geseran semasa ia menggelongsor terhadap implan.

Rawan semulajadi adalah bahan yang sangat tahan lama. Tetapi apabila rosak, ia mempunyai keupayaan terhad untuk sembuh kerana ia tidak mempunyai sebarang saluran darah, kata Wiley.

Di Amerika Syarikat, osteoartritis adalah dua kali lebih biasa hari ini berbanding abad yang lalu. Pembedahan adalah pilihan apabila rawatan konservatif gagal. Selama beberapa dekad pakar bedah telah membangunkan beberapa pendekatan invasif minimum, seperti membuang rawan longgar, atau membuat lubang untuk merangsang pertumbuhan baru, atau memindahkan rawan yang sihat daripada penderma. Tetapi semua kaedah ini memerlukan pemulihan selama berbulan-bulan, dan beberapa peratusan daripadanya gagal dari semasa ke semasa.

Secara umumnya dianggap sebagai pilihan terakhir, penggantian lutut total adalah cara yang terbukti untuk melegakan kesakitan. Tetapi sendi tiruan juga tidak kekal selama-lamanya. Khususnya untuk pesakit yang lebih muda yang ingin mengelakkan pembedahan besar untuk peranti yang hanya perlu diganti semula, Wiley berkata, "tiada pilihan yang sangat baik di luar sana."

"Saya fikir ini akan menjadi perubahan dramatik dalam rawatan untuk orang pada peringkat ini," kata Wiley.

Sparta Biomedical dan Kemudahan Instrumentasi Bahan Kongsi di Universiti Duke membiayai kerja tersebut. Wiley dan Gall ialah pemegang saham dalam Sparta Biomedical.

sumber: Universiti Duke


Buku yang disyorkan: Kesihatan

Pembersihan buah segarPembersihan Buah Segar: Detoks, Menurunkan Berat dan Mengembalikan Kesihatan Anda dengan Makanan Yang Paling Menakutkan Alam [Paperback] oleh Leanne Hall.
Kurangkan berat badan dan berasa sihat semasa membersihkan toksin badan anda. Pembersihan buah segar menawarkan semua yang anda perlukan untuk detoks yang mudah dan kuat, termasuk program sehari-hari, resipi mulut, dan nasihat untuk memindahkan pembersihan.
Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini di Amazon.

Makanan yang berkembang pesatMakanan yang berkembang maju: Resipi berasaskan tumbuhan 200 untuk Kesihatan Puncak [Paperback] oleh Brendan Brazier.
Membina falsafah pemakanan yang meningkatkan tekanan dan kesihatan yang diperkenalkan dalam panduan pemakanan vegan yang terkenal Berkembang maju, ahli profesional Ironman triathlete Brendan Brazier kini bertukar perhatian pada plat makan malam anda (mangkuk sarapan dan makan tengahari juga).
Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini di Amazon.

Kematian oleh Perubatan oleh Gary NullKematian oleh Perubatan oleh Gary Null, Martin Feldman, Debora Rasio dan Carolyn Dean
Persekitaran perubatan telah menjadi labirin antara korporat, hospital, dan lembaga pengarah yang saling menyambung, yang disusutkan oleh syarikat-syarikat dadah. Bahan-bahan yang paling toksik sering diluluskan terlebih dahulu, sementara alternatif yang lebih ringan dan lebih semula jadi diabaikan kerana sebab-sebab kewangan. Ia mati oleh ubat.
Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini di Amazon.


Artikel Lebih Banyak Daripada Pengarang Ini

Awak juga mungkin menyukai

ikuti InnerSelf pada

ikon facebookikon twitterikon youtubeikon instagramikon pintrestrss icon

 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

Majalah Mingguan Inspirasi harian

BAHASA TERSEDIA

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

READ PALING

menyebarkan penyakit di rumah 11 26
Sebab Rumah Kami Menjadi Titik Panas COVID
by Becky Tunstall
Semasa berada di rumah melindungi ramai daripada kita daripada dijangkiti COVID di tempat kerja, di sekolah, di kedai atau…
Sindrom kematian bayi mengejut 11 17
Cara Melindungi Bayi Anda Daripada Sindrom Kematian Bayi Mengejut
by Rachel Moon
Setiap tahun, kira-kira 3,400 bayi AS mati secara tiba-tiba dan tidak dijangka semasa tidur, menurut…
Bagaimana Budaya Memaklumkan Emosi yang Anda Rasa Kepada Muzik
Bagaimana Budaya Memaklumkan Emosi yang Anda Rasa Kepada Muzik
by George Athanasopoulos dan Imre Lahdelma
Saya telah menjalankan penyelidikan di lokasi seperti Papua New Guinea, Jepun dan Greece. Yang benar adalah…
bersedih untuk haiwan peliharaan 11 26
Cara Membantu Menyedihkan Kehilangan Haiwan Kesayangan Keluarga
by Melissa Jalak
Sudah tiga minggu sejak pasangan saya dan saya kehilangan anjing kesayangan kami yang berusia 14.5 tahun, Kivi Tarro. Ia adalah…
seorang lelaki dan perempuan dalam kayak
Berada dalam Aliran Misi Jiwa Anda dan Tujuan Hidup
by Kathryn Hudson
Apabila pilihan kita menjauhkan kita dari misi jiwa kita, sesuatu di dalam diri kita menderita. Tiada logik…
seseorang dengan tangan terbuka lebar menghadap matahari terbit
Ajaran Shamanic of Syukur dengan don Alberto Taxo
by Don Alberto Taxo
Ingat Roh Agung setiap saat setiap hari, dan satu cara untuk melakukannya adalah dengan rasa syukur.
burung hantu putih
Makna Simbolik Haiwan dalam Mimpi Kita
by Erika Buenaflor, MA, JD
Panduan semangat haiwan boleh datang melalui mimpi kita dan berkomunikasi kepada kita melalui simbol. Untuk…
kanak-kanak mendengar dengan teliti memakai alat dengar
Mengapa Jenis Muzik Tertentu Membuatkan Otak Kita Menyanyi
by Guilhem Marion
Jika seseorang menghadiahkan anda melodi yang tidak diketahui dan tiba-tiba menghentikannya, anda boleh menyanyi...

Sikap baru - Kemungkinan Baru

InnerSelf.comIklimImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 lahirnya Penerbitan. Hak cipta terpelihara.