Боль в колене часто вызвана прогрессирующим износом хряща, известным как остеоартрит, которым страдает почти каждый шестой взрослый – 867 миллионов человек – во всем мире. Для тех, кто хочет избежать замены всего коленного сустава, скоро может появиться еще один вариант, который поможет пациентам быстро и безболезненно встать на ноги и оставаться в таком состоянии.
В статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials, группа специалистов под руководством Университета Дьюка утверждает, что им удалось создать первый гелевый заменитель хряща, который даже прочнее и долговечнее настоящего.
Механические испытания показали, что гидрогель – материал из водопоглощающих полимеров, созданный командой Дьюка, — можно сжимать и растягивать с большей силой, чем натуральный хрящ, и он в три раза более устойчив к износу.
Имплантаты из этого материала в настоящее время разрабатываются компанией Sparta Biomedical и проходят испытания на овцах. Исследователи готовятся начать клинические испытания на людях в следующем году.
“Если все пойдет по плану, клинические испытания должны начаться уже в апреле 2023 года”, — делится профессор химии Университета Дьюка Бенджамин Уайли, который руководил исследованием вместе с профессором механики и материаловедения Университета Дьюка Кеном Галлом.
Для создания материала команда Дьюка взяла тонкие листы целлюлозных волокон и пропитала их полимером под названием поливиниловый спирт – вязкой слизью, состоящей из цепочек повторяющихся молекул – для формирования геля.
По словам Уайли, целлюлозные волокна действуют аналогично коллагеновым волокнам в натуральном хряще – они придают гелю прочность на разрыв. Поливиниловый спирт помогает вернуть ему первоначальную форму. В результате получается желеобразный материал, на 60 процентов состоящий из воды, эластичный, но удивительно прочный.
Натуральный хрящ может выдержать колоссальное давление на квадратный сантиметр, прежде чем достигнет точки разрыва. Их лабораторная версия – первый гидрогель, который может выдержать даже больше. При растяжении он на 26% прочнее натурального хряща, что напоминает подвешивание семи роялей на брелок, а при сжатии – на 66% прочнее, как при парковке автомобиля на почтовую марку.
