NIBIB-finanzierte Forscher haben eine 3-D-gedruckte Gerüst umhüllt von aggrecan, einer nativen Knorpel-Komponente, zur Verbesserung der regeneration von Knorpelgewebe in den Gelenken. Das Gerüst war verbunden mit einer gemeinsamen microfracture-Verfahren und am Kaninchen getestet. University of Maryland Forscher fanden die Kombination von Implantat und microfracture-Verfahren zu zehn mal effektiver als die mikrofrakturierung allein. Microfracture allein ist die standard-Therapie derzeit.
Da die Menschen Alter, es ist üblich, Schmerzen zu entwickeln, in den Gelenken, insbesondere im Kniegelenk. Im Jahr 2017, angeblich zu schließen, um zwölf Millionen Individuen gesucht Behandlung für Schmerzen im Knie. Einige Schmerzen im Knie Probleme ergeben sich aus beschädigten Gelenkknorpels, die ein Gummi-ähnliches material, das reduziert die Reibung in den Gelenken. Im Laufe der Zeit der Gelenkknorpel kann sich verschlechtern oder beschädigt werden, bedingt durch Verletzungen oder normale Abnutzung und Verschleiß, was die Schmerzen fühlen sich viele Menschen, wie Sie Altern.
Behandlung von Gelenkknorpel-Defekten ist herausfordernd, weil das Knorpelgewebe nicht regenerierbar, und Implantate schlecht die Integration mit der native Knorpel. Ein gemeinsames Verfahren für die Knorpel-Wiederherstellung ist die microfracture-Verfahren, wo der beschädigte Knorpel entfernt und die kleinen Löcher werden erstellt, in der die Knochen an den Standorten der Knorpel entfernen. Diese kleinen Löcher stimulieren das Wachstum des neuen Knorpels durch das auslösen der Freisetzung des nativen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) aus dem Knochen. MSCs sind der wichtigste Faktor für eine effektive Knorpel-regeneration.
Jedoch, die microfracture-Verfahren allein erzeugt eine schwächere Gewebe im Vergleich zu nativen Knorpel da MSCs nicht leicht zu finden oder zu legen, um den Mangel Website(s). Andere Behandlungen umfassen kann mehrere Operationen oder, je nach Höhe des Schadens, ein insgesamt Knie-Ersatz. Lead-Forscher und Direktor des NIBIB-finanzierte Zentrum für Engineering von Komplexen Geweben an der Universität von Maryland, John P. Fisher, Ph. D., bemühte sich um die Verbesserung der Qualität des regenerierten Gewebes während der microfracture-Verfahren durch die Entwicklung einer 3-D-gedruckte Gerüst. „Cartilage repair ist ein kompliziertes problem der Forschung. Erhebliche Fortschritte erfordern eine kreative Kombination von Methoden und Technologien zur Wiederherstellung eines Materials, das nicht bestimmt war, um natürlich zu regenerieren“, sagte Seila Selimovic, Ph. D., Direktor des NIBIB-Programm im Bereich Tissue Engineering.
„Unser team unter der Leitung von Diplom-student, Ting Guo, Ph. D., hat da wer ein abgeschlossenes Studium, wollte ein Gerüst, das konnte sein leicht übersetzt in eine klinische Lösung“, sagte Fischer. Das Gerüst, die gedruckt werden können, in Minuten, funktionalisiert mit aggrecan zu bieten Bindungsstellen für Zellen freigesetzt von der microfractures. Das Gerüst wurde getestet, in einem etablierten Kaninchen-Modell für orthopädische Chirurgie, wo es implantiert wurde, über den Mangel Website nach mikrofrakturierung. Das Gerüst guides MSCs und Wachstumsfaktoren, um die Defekten stellen und stärkt die Knorpel-regeneration.
Ergebnisse von der Studie, veröffentlicht in Biomaterialien zeigten, dass die 3-D-gedruckten scaffolds mit aggrecan verbessert die Knorpel-regeneration zehn mal mehr als die mikrofrakturierung allein oder in Kombination mit einem nicht-funktionalisierten Gerüst. Deckungsgleich, aggrecan erhöht die zelladhäsion an das Gerüst um das Zehnfache im Vergleich zu einem nicht funktionalisierten Gerüst—dies war wahrscheinlich der Grund, warum Knorpel-Reparatur wurde verbessert. „Knorpelschäden sind ein erhebliches problem und eine Quelle der verbreiteten arthritis und Schmerzen, die in unserer Bevölkerung. Unsere Knorpel wurde nicht entwickelt, um Funktion, solange wir Leben jetzt, wir müssen also Wege finden, zu helfen, zu heilen und die Lebensqualität zu verbessern“, sagt Jonathan D. Packer, M. D., Mitarbeiter und Chirurgen durchgeführt, die Operationen auf die Kaninchen in dieser Studie.