וִידֵאוֹ: ננוטק לצמיחת סחוס מחדש ולהרגעת ברכיים כואבות
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
החוקרים משתמשים בצינורות פחמן ובחשמל בכדי לשדל את צמיחתה של רקמה חזקה יותר, כריתת עצם.
החוקרים טוענים כי יתכן שבקרוב יוכלו לתקן סחוס פצוע ובלוי בעזרת צינורות ננו. נכון לעכשיו, על המטופלים לעבור מתחת לסכין כדי לתקן סחוס פגום (רקמת חיבור שבדרך כלל מרפדת את קצות העצמות במפרקים כדי למנוע מהן להיטחן זו בזו). אך מדענים אומרים כי יתכן ויום אחד יוכלו להכניס צינורות פחמן מיקרוסקופיות למפרקים פגועים - כמו ברכיים - לעודד תאי סחוס חדשים וחזקים יותר לגדול במקום פגומים או דלילים.
החוקרים מדווחים בכתב העת Journal of Biomedical Materials Research Part A כי הם גידלו בהצלחה סחוס סביב צינורות פחמן במעבדה שלהם והם אופטימיים שיום אחד הם יוכלו לשכפל את ההישג בגוף האדם. הם עשויים להתקרב צעד נוסף בספטמבר, כאשר הם מתכננים להשתיל צינורות פחמן במפרקי הכבשים כדי לבדוק לראשונה את הטכניקה שלהם מחוץ למעבדה.
תומאס וובסטר, פרופסור חבר להנדסה באוניברסיטת בראון, וחוקר בראון דונגוו ק'אנג, יחד עם גרייס פארק, מדען מחקר (ואחד מתלמידי הדוקטורט לשעבר של וובסטר) בבקטון, דיקינסון וחברה, חברת טכנולוגיה רפואית בפרנקלין לייקס, ניו ג'רזי., אומרים שהם גידלו תאי סחוס על ידי הנחת כונדרוציטים (תאים יוצרי סחוס) וצינורות פחמן יחד על משטח אוריתן פוליקרבונט. כצפוי, תאי הסחוס צמחו סביב צינוריות הננו, שהן כה חזקות עד כי מדענים משתמשים בהן כעת לחיזוק הפלסטיק. החוקרים אומרים שהם מיהרו לייצר תאים חדשים על ידי שליחת נחשולי חשמל דרך צינורות הננו, שהם גם מוליכים מצוינים של חשמל.
מדענים רואים שהשתלת צינורות ננו דרך חתכים קטנים (למשל בברך) שתאי הסחוס של המטופל עצמו יתיישבו. היתרון, אומר וובסטר, הוא שהסחוס יגדל מהר יותר ויהיה חזק יותר מאשר אם הוא לא היה נתמך על ידי צינורות ננו הדומים לאופן בו משתמשים במוטות פלדה לחיזוק מלט או בטון. הוא מציין כי צינורות ננו יצמדו היטב לסחוס הקיים. "לחולה תהיה חזרה מהירה יותר [מאשר אם השתמשו בסחוס ללא צינורות ננו] לאורח חיים פעיל שככל הנראה לא היה להם הרבה זמן", הוא אומר.
מנתחים אורטופדים משבחים את מחקריו של וובסטר אך אומרים כי מוקדם לדעת האם גישתו תצליח. למרות שהרעיון ליצור סחוס חזק יותר ודבוק יותר נשמע טוב, הצבת חלקיקים קבועים כמו צינורות פחמן בתוך המפרק עשויה להכניס בעיות אחרות, אומר פרדי פו, יו"ר המחלקה לכירורגיה אורטופדית בבית הספר לרפואה באוניברסיטת פיטסבורג. מרכז רפואי. החשש העיקרי שלו: שייתכן שצינורות פחמן אינן תואמות ביולוגית לרקמת הסחוס הקיימת במפרק.
"באופן אידיאלי, הארכיטקטורה של הפיגום צריכה לחקות את זו של הרקמה המקומית שיש לתקן", אומר וויי שן, מקורב למחקר פוסט-דוקטורט גם במחלקה.
מדענים כבר עשרות שנים חיפשו דרכים לתקן את הסחוס מבלי לנקוט בניתוחים מסורתיים, הכוללים בדרך כלל הסרת סחוס פגום דרך חתך במפרק תוך ניסיון לשמר כמה שיותר מהרקמה הבריאה. פריצת דרך אחת הייתה התפתחות בשנת 2002 של ג'לים העשויים מחומרים סינתטיים כמו פולי-הידרוקסי-אתיל-מתקרילאט, אותם ניתן להזריק למפרק שם הוא מתמצק והופך לכרית עם אותה פונקציה סופגת זעזועים כמו הסחוס. הבעיה היא, אומר וובסטר, כי כריות הג'ל לא תמיד נצמדות לסחוס שנותר במפרק, מה שאומר שמטופלים רבים זקוקים להזרקות מעקב. דאגה נוספת, אומר פו, היא שגם אם הג'ל נדבק הוא עלול לא להחזיק מעמד זמן רב.
חוקרים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, בית הספר לרפואה בהרווארד ובאוניברסיטת קולורדו בבולדר מנסים בימים אלה לפתח ג'ל לתוכו יוכלו להניח תאי סחוס של המטופל עצמו שיירבו לאחר שהוחדר הפתרון למפרק היעד. גישה זו, לעומת זאת, אינה משתמשת בצינורות פחמן, שלדעת וובסטר יספקו פתרון עמיד יותר.
וובסטר חקר את האפשרות לגדל רקמות סביב ננו-חומרים מאז שנת 1998 כשהיה סטודנט לתואר שני במכון הפוליטכני של רנסלאר בטרויה, ניו יורק. "חומרים בקנה מידה ננו מגדילים את הצמיחה בכל סוגי הרקמות הללו", הוא אומר. "המפתח הוא לגרום לחומרים הננויים לחקות את חספוס הרקמה הטבעית, מה שיוצר יותר אנרגיה על פני השטח ומאפשר ספיגה של חלבונים החשובים לתפקוד הרקמה.".
וובסטר עשה דרך ארוכה מאז הניסויים המקוריים שלו בגידול רקמות עצם במבחנה. בעשור האחרון הוסיף לרפרטואר שלו שלפוחית השתן, הסחוס, מערכת העצבים המרכזית ורקמת כלי הדם. העיקרון זהה בכל אחד מהם: תאים גדלים נוטים יותר להיצמד ולשגשג על משטח צינור מחוספס מאשר על עצם חלקה או סחוס מתפורר. כעת הוא עובד עם צוות של 26 חוקרים ביו-רפואיים והנדסת רקמות בבראון, חמושים במענק של 500,000 דולר מטעם המיזם הפדרלי הלאומי לננוטכנולוגיה של המועצה הלאומית למדע וטכנולוגיה, כדי לראות עד כמה הוא יכול לדחוף את רעיונותיו.
"השימוש בננוטכנולוגיה בפיגומים כדי לסייע בהתחדשות הסחוס הוא חדש", אומר קונסטנס צ'ו, מנהל התוכנית לשיקום הסחוס באוניברסיטת פיטסבורג ומנתח אורטופדי המתמחה בהתחדשות הסחוס ואוסטאוארתריטיס, "ויעניין מאוד אם בסופו של דבר זה יכול לשפר את התכונות הפונקציונליות של הסחוס המתחדש."