Engenheiros Fazem progressos em direção a cartilagem artificial
13 de dezembro de 2013 - Uma equipe de pesquisadores Duke desenvolveu uma melhor receita para cartilagem substituto sintético nas articulações.
A combinação de duas tecnologias inovadoras que cada um ajudou a desenvolver, principais autores Farshid Guilak, professor de cirurgia ortopédica e engenharia biomédica, e Xuanhe Zhao, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais, encontrou uma maneira de criar tecidos de reposição artificial que imita tanto a força e elasticidade da cartilagem nativa.Os resultados aparecem 17 de dezembro na revista Advanced Materials funcional.
A cartilagem articular é o tecido nas extremidades dos ossos onde eles se encontram em articulações do corpo - inclusive nos joelhos, ombros e quadris. Ele pode degradar com o tempo ou ser danificado por lesão ou uso excessivo, causando dor e falta de mobilidade. Enquanto substituindo o tecido poderia trazer alívio a milhões, replicando as propriedades de cartilagem nativa - o que é forte e de suporte de carga, ao mesmo tempo suave e macio - provou ser um desafio.
Em 2007 Guilak e sua equipe desenvolveram um tecido tridimensional "andaime" para que as células-tronco poderiam ser injetado e com sucesso "crescido" em tecido de cartilagem articular. Construído de fibras tecidas minúsculas, cada uma das sete camadas do andaime é tão grosso quanto um fio de cabelo humano. O produto acabado é de cerca de 1 milímetro de espessura.
Desde então, o desafio tem sido desenvolver o meio certo para preencher os espaços vazios do andaime - que pode sustentar cargas de compressão, proporcionar uma superfície de lubrificação e, potencialmente, apoiar o crescimento de células-tronco no cadafalso. Materiais flexíveis o suficiente para simular a cartilagem nativa ter sido muito mole e frágil para crescer em uma articulação e suportar o carregamento. "Pense Jell-O", diz Guilak. Substâncias mais fortes, por outro lado, não têm sido suficientemente suave e flexível.
É aí que a parceria com Zhao vem dentro
Zhao propôs uma teoria para o projeto de hidrogéis duráveis (géis de polímeros à base de água) e em 2012 colaborou com a equipe da Universidade de Harvard para desenvolver um hidrogel interpenetrando-rede ainda maleável excepcionalmente forte.
"É extremamente resistente, flexível e moldável, mas altamente lubrificante", diz Zhao. "Tem todas as propriedades mecânicas da cartilagem nativa e podem suportar o desgaste sem fracturar. "
Ele e Guilak começaram a trabalhar juntos para integrar o hidrogel no tecido dos andaimes 3-D tecidos em um processo de Zhao se compara a despejando concreto sobre uma estrutura de aço.
Em seus experimentos, os pesquisadores compararam o material compósito resultante para outras combinações de andaimes de Guilak incorporado com hidrogéis estudados anteriormente. Os testes mostraram que a invenção de Zhao foi mais difícil do que a concorrência com um menor coeficiente de atrito . E, embora o material resultante não chegou a cumprir as normas de cartilagem natural, facilmente superou todos os outros potenciais substitutos artificiais conhecidos em toda a linha, incluindo o hidrogel e andaimes por si mesmos.
"Do ponto de vista mecânico, esta remédios tecnologia as questões que outros tipos de cartilagem sintética tiveram", diz Zhao, fundador de Materiais de Duke macias ativos (SAMs) de laboratório. "É um candidato muito promissor para a cartilagem artificial no futuro."
O próximo passo da equipe provavelmente será para implantar pequenas manchas de cartilagem sintética em modelos animais, de acordo com Guilak e Zhao.
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Notícia:
A história acima é baseada em materiais fornecidos pelaUniversidade de Duke . O artigo original foi escrito por Jeni Baker.Nota: Os materiais podem ser editadas para o conteúdo e extensão. Para mais informações, entre em contato com a fonte citada acima.
Jornal de referência :
- . I-Chien Liao, Franklin T. Moutos, Bradley T. Estes, Xuanhe Zhao, Farshid Guilak Composite Tridimensional Woven Andaimes com interpenetrando Rede hidrogéis criar Funcional Synthetic cartilagem articular . Advanced Materials funcionais de 2013, 23 (47): 5833 DOI:10.1002/adfm.201300483
Nota: Se nenhum autor é dado, a fonte é citada em seu lugar.
Fibras entrelaçadas Minúsculas compõem o tecido tridimensional "andaime" para que um hidrogel forte, flexível é integrado e injetados com células-tronco, formando um quadro de crescimento da cartilagem. Esta imagem aparece na capa do 17 de dezembro de 2013, a emissão de Materiais Funcionais Avançados. (Crédito: Foto cedida por Frank Moutos e Farshid Guilak)
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