新的生物材料終于可以修復受傷關(guān)節(jié)中受損的軟骨

身體非常善于自我修復，但我們解剖結(jié)構(gòu)的某些部分在受傷后難以反彈。

其中一種材料是軟骨——一種海綿狀而堅固的結(jié)締組織，可以防止我們的骨骼相互摩擦和碰撞。隨著時間的流逝，軟骨的半透明或“透明”成分會嚴重降解，從而導致疼痛的狀況，例如骨關(guān)節(jié)炎和髕骨.

科學家們一直在研究一種再生的方法透明軟骨多年來，如今美國西北大學領(lǐng)導的一個團隊已經(jīng)取得了突破。他們開發(fā)了一種生物材料，將這種材料注射到活羊受損的軟骨中，充當了促進活動關(guān)節(jié)軟骨再生的支架。

“軟骨是我們關(guān)節(jié)的重要組成部分，”化學家塞繆爾·斯圖普（Samuel Stupp）說西北大學。

“當軟骨隨著時間的推移而受損或分解時，它會對人們的整體健康和活動能力產(chǎn)生重大影響。問題是，在成年人中，軟骨不具有固有的愈合能力。我們的新療法可以在不會自然再生的組織中誘導修復。我們認為我們的治療可以幫助解決一個嚴重的、未得到滿足的臨床需求。

軟骨退化是一個巨大的健康問題。2011年的一項調(diào)查在18個國家中發(fā)現(xiàn)，每年進行超過130萬例全膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，其中軟骨問題是主要因素。

而且，雖然還有其他干預措施可以提供幫助，例如制造微骨折以誘導軟骨修復，但這些通常會導致錯誤種類的軟骨的生長——堅韌的纖維狀纖維軟骨–喜歡軟骨瘢痕組織– 而不是覆蓋關(guān)節(jié)的光滑、有彈性的透明軟骨。

科學家們一直在改進的一種可能的治療方法是在軟骨缺損中使用支架，以支持透明軟骨的生長。這種選擇在小型哺乳動物（如小鼠）中顯示出希望，但在大型哺乳動物中失敗了，這可能是因為在大型動物的關(guān)節(jié)上起作用的壓力和力更大。

Stupp和他的同事們開發(fā)了一種材料，似乎可以解決這個明顯的問題。它是一種生物材料，由兩種成分制成。

第一種是肽分子，它與一種叫做轉(zhuǎn)化生長因子 β-1，它在細胞的生長和分裂中起著至關(guān)重要的作用，尤其是在骨骼中，它調(diào)節(jié)骨骼和軟骨的生長。

第二個組成部分是透明質(zhì)酸，您可能從護膚品中知道這一點——它通過保持水分來幫助您的皮膚保持柔軟。它也可以在關(guān)節(jié)和軟骨中找到，在那里它起到潤滑劑的作用，并在傷口愈合中發(fā)揮作用。

研究人員在試管實驗中發(fā)現(xiàn)，這種雜交材料支持軟骨分化 - 即軟骨細胞（稱為軟骨細胞）的增殖。它形成了成束的細絲，這是一種在肌肉骨骼組織中發(fā)現(xiàn)的自然結(jié)構(gòu)。

許多研究途徑在體外都達到了同樣的點。真正的考驗是它如何經(jīng)受住可以推斷到人類的活體動物的抵抗。綿羊承受的機械負荷與人類相似，因此綿羊是進行測試的地方。

研究人員將他們的材料開發(fā)成一種漿液，該漿液被注射到綿羊后膝關(guān)節(jié)的軟骨缺損中。在他們的研究中，研究人員在每只羊的雙后膝蓋上都引入了小孔;一個膝蓋被注射漿液，另一個膝蓋作為對照未經(jīng)處理。

當漿液與綿羊骨骼中的鈣接觸時，它會硬化成橡膠狀基質(zhì)，軟骨細胞開始形成，隨著支架的降解，軟骨細胞會生長以填充引入的孔。這是正確的軟骨：透明。在幾周內(nèi)，經(jīng)過治療的缺陷顯示出顯著的改善，特別是與對照組相比。

類似的治療可能對人類更有效。你不能告訴一只羊它們需要休息并保持體重遠離受傷的腿，而接受軟骨損傷治療的患者往往在手術(shù)后無法動彈。

當然，還需要進一步的研究和開發(fā)，然后該過程必須經(jīng)過人工操作臨床試驗.但研究結(jié)果顯示，有朝一日將有一種治療方法，這將有助于減少對更具侵入性、效果較差的選擇的需求。

“通過再生透明軟骨，”Stupp 說，“我們的方法應(yīng)該更耐磨損，長期解決活動不便和關(guān)節(jié)疼痛的問題，同時也避免了使用大塊硬件進行關(guān)節(jié)重建的需要。

該研究已發(fā)表在美國國家科學院院刊.

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