211service.com
Återskapande av trasigt brosk
Ett nytt biomaterial utvecklat av Cartilix , en bioteknisk startup baserad i Foster City, CA, skulle dramatiskt kunna förbättra framgångsfrekvensen för knäbroskreparationskirurgi, vilket gör proceduren mer tillgänglig för patienter med dåliga knän. Det nya materialet, kallat ChonDux, består av en polymerhydrogel som, när den injiceras i knät under operation, styr regenereringen av brosk genom att stimulera reparationsceller i kroppen.
Knäfyllare: Ett biomaterial utvecklat av Cartilix, kallat ChonDux, skulle kunna förbättra nuvarande mikrofrakturkirurgi som syftar till att reparera skadat knäbrosk. Under ingreppet applicerar kirurgen ett bioadhesiv (visat i blått) i hålrummet där brosket saknas. Små hål (röda) borras sedan i benet bredvid kaviteten och fylls i med hydrogel (vågiga linjer). UVA-ljus lyser på materialet, vilket gör att polymeren härdar från en trögflytande vätska till en gel (streckade linjer).
Den minimalt invasiva knäoperationen som kallas mikrofraktur, där en kirurg borrar hål i knäet för att stimulera regenereringen av brosk som förlorats på grund av slitage, har blivit allt mer populär bland idrottare de senaste åren. Ett antal professionella basketspelare, inklusive Greg Oden från Portland Trail Blazers och Amare Stoudemire från Phoenix Suns, har genomgått proceduren, vilket har bidragit till dess popularitet. Procedurens framgångsfrekvens varierar dock dramatiskt, säger Norman Marcus , en ortopedisk kirurg vid Virginia Cartilage Institute, i Springfield, VA. Bland unga idrottare som har små defekter i knäbrosket fungerar mikrofraktur upp till 75 procent av tiden. Den siffran sjunker dock till 50 procent hos äldre patienter, säger Marcus.
Marcus, som är chefsläkare på Cartilix, och hans kollegor hoppas kunna förbättra proceduren och göra den mer tillgänglig för den större befolkningen av babyboomers. När människor åldras tvingas många att begränsa sina fysiska aktiviteter på grund av smärtsamma, svullna leder orsakade av försämringen av brosk i knät som kommer med åldern eller resultat av upprepad stress eller skada. Marcus hoppas kunna behandla dessa patienter innan de utvecklar fullskalig artros. Målet är att identifiera den där stora befolkningen som vill vara aktiv under hela sitt liv, säger han.
Under mikrofraktur använder en kirurg en speciell syl för att borra en serie små hål i benet under området med saknat brosk. Benmärg som innehåller stamceller sipprar in i det skadade området och bildar en propp. Klumpen frigör stamceller, som differentierar till broskceller och gradvis bildar ny vävnad. Men eftersom den nya vävnaden är ärrbrosk, inte äkta brosk, kanske den inte har samma hållbarhet och styrka som den ursprungliga vävnaden - en sannolikt bidragande orsak till den höga felfrekvensen av mikrofraktur.
ChonDux består av en hydrogel gjord av polyetylenglykol – en polymer som vanligtvis används i en mängd olika medicinska produkter – och ett biolim för att hålla hydrogelen på plats efter injektion. Först täcker kirurgen insidan av kaviteten där brosket saknas med bioadhesivet och borrar sedan, som vid mikrofraktur, små hål i benet bredvid kaviteten. Därefter fyller kirurgen det tomma utrymmet med hydrogelen och lyser UVA-ljus på materialet, vilket gör att polymeren hårdnar från en trögflytande vätska till en gel. Blodproppen som bildas från mikrofrakturen fastnar sedan i hydrogelen.
Ett av de största problemen med att transplantera biomaterial är att få det mestadels vattenhaltiga materialet att fastna i ett mycket halt utrymme, säger Jennifer Elisseeff , en biomedicinsk ingenjör vid Johns Hopkins University, som utvecklade ChonDux och var med och grundade Cartilix. Limmet i det här fallet består av kondroitinsulfat – en naturlig komponent av brosk som är kemiskt modifierad för att binda till det friska brosket som omger defekten, såväl som till hydrogelen. Det fungerar som en primer som hjälper färg att fästa på väggen, sa Elisseeff vid en panel vid den senaste EmTech-konferensen i Cambridge, MA. Limmet förhindrar ärrbildning mellan det nya och gamla brosket.
Elisseeff, som var medlem i Technology Review's TR35 2002, och hennes team har testat materialet i kaniner och getter och har funnit att fler celler från benmärgen fastnar i blodproppen när hydrogelen är närvarande, jämfört med mikrofraktur. utan gelen. Forskarna noterade också att defekterna fylls snabbare med biomaterialet än utan, och att den nybildade vävnaden mer liknar äkta brosk.
Resultaten från en liten klinisk prövning i Europa ser också lovande ut. Enligt resultat som presenterades på EmTech visade magnetiska resonansskanningar av knät sex månader efter proceduren att patienter som fick hydrogelen hade växt mer vävnad än de som genomgick traditionell mikrofraktur, och de rapporterade mindre smärta. Cartilix hoppas kunna lämna in data från sin europeiska studie till U.S. Food and Drug Administration (FDA) och påbörja en större försök på människor i USA.
Även om det finns ett antal studier på olika bärare, såsom hydrogeler och andra biomaterial, som kan hålla cellerna på plats och växa brosk, är det spännande med detta arbete att detta bioadhesiv kan hålla hydrogelen på plats ganska starkt, vilket ger den tid att återväxa brosk, säger Farshid Guilak , en biomedicinsk ingenjör vid Duke University School of Medicine. Och eftersom biomaterialet inte behöver ympas med celler före injektion – en strategi som många forskargrupper undersöker – kan det vara lättare för Cartilix att få FDA-godkännande för materialet.
Elisseeff anpassar sina biomaterial även för andra applikationer. Till exempel licensierade hon nyligen en del av sin teknologi till Kythera Biopharmaceuticals , ett företag baserat i Calabasas, CA, som är specialiserat på kosmetisk medicin. Företaget använder Elisseeffs material för att utveckla ljusaktiverade kosmetiska fillers som håller mycket längre än de som finns på marknaden för närvarande. Dessa fyllmedel, som vanligtvis injiceras i huden längs sidorna av munnen för att minimera rynkor orsakade av åldrande, tenderar att ha en kort livslängd. Patienter får ofta proceduren upprepad flera gånger om året.
Med våra material lyser vi ljus över [huden] som injicerades och tvärbinder materialen så att de inte bryts ned lika snabbt, säger Elisseeff. Hon berättar att Kythera planerar att testa de kosmetiska fillersna på patienter om ett par månader. Den första pilotstudien kommer att äga rum i Beverly Hills.