Ученые смогли восстановить коленный хрящ при помощи электричества

сустав

Артрит является распространенным и болезненным заболеванием, вызванным повреждением суставов. Обычно хрящ смягчает нагрузку на суставы, однако травмы или возрастные изменения истончают его. По мере того, как хрящ изнашивается, кости в суставе начинают тереться друг об друга, и даже повседневные действия, такие как ходьба, становятся ужасно болезненными.

Наиболее радикальным и эффективным методом лечения является замена поврежденный хрящ здоровым куском, взятым из другого места тела или от донора. Но запас здоровых хрящей ограничен. Пересадка собственного хряща может повредить место, откуда он был взят, а хрящ от донора может быть отвергнут иммунной системой.

Наилучшим возможным лечением было бы восстановление  хряща в самом поврежденном суставе. Для этого ученые пытались усилить химические факторы роста, чтобы заставить организм вырастить хрящ самостоятельно, а также использовали биоинженерный каркас, чтобы дать телу шаблон для свежей ткани. Но ни один из этих подходов не работал, поскольку отросший хрящ был очень хрупким и ломался даже при нормальных нагрузках на сустав.

Биоинженеры из Калифорнийского университета (США), также работавшие над регенерацией хрящей, обнаружили, что ключом к их нормальному росту являются электрические сигналы. Они разработали тканевый каркас из нановолокон поли-L-молочной кислоты (PLLA), биоразлагаемого полимера, часто используемого для зашивания хирургических ран. Наноматериал обладает интересным свойством, называемым пьезоэлектричеством. Когда его сжимают, он производит небольшой всплеск электрического тока. Регулярные движения сустава, такие как ходьба, приводят к тому, что каркас PLLA генерирует слабое, но постоянное электрическое поле, которое побуждает клетки колонизировать его и превращаться в хрящ.

Ученые протестировали каркас на колене раненого кролика. После имплантации каркаса кролику разрешили прыгать на беговой дорожке, и, как и предполагалось, хрящ восстановился нормально и оказался механически прочным.

В ближайшем будущем ученые собираются проверить результат на более крупном животном, вес которого ближе к человеку. Кроме того, они планируют наблюдать за пролеченными животными, по крайней мере, в течение года, возможно, двух, чтобы убедиться, что хрящ долговечен. В их планах также протестировать каркасы PLLA и на старых животных, поскольку артрит обычно является болезнью пожилых людей. И если пьезоэлектрический каркас поможет выздороветь пожилым животным, это действительно может стать прорывом в биоинженерии.

Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE

Exercise-induced piezoelectric stimulation for cartilage regeneration in rabbits, Science Translational Medicine (2022). www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abi7282
Прокрутить вверх