Obnova poškozených kolen

Carson Palmer, začínající rozehrávač Cincinnati Bengals, byl v roce 2005 uchazečem o MVP NFL, dokud neutrpěl trhlinu v předním zkříženém vazu (ACL), hlavní podpůrné struktuře kolena, která je běžně zraněna při sportu. Chirurgická rekonstrukce je obvykle nutná k opravě vazu, ale současné metody stále vyžadují značnou dobu zotavení, během níž může pacient utrpět ztrátu síly a funkce. Nyní vědci z University of Virginia bioinženýrství vytvořili novou náhradu ACL pomocí 3D procesu splétání polymerních vláken. Je to první syntetický design lešení, který demonstruje výjimečnou regeneraci a hojení tkání, a mohl by vést ke slibné technologii náhrady vazů.

Naším cílem bylo regenerovat ACL pomocí klasických konstrukčních principů z inženýrství a materiálu, který má mechanické vlastnosti, které napodobují přirozené ACL, říká Cato Laurencin , vedoucí týmu a předseda oddělení ortopedické chirurgie University of Virginia. Jeho tým zjistil, že by mohl využít svůj nově vyvinutý syntetický polymerní systém s buňkami ACL k rekonstrukci vazu a produkci neoligamentární tkáně. Jakékoli řešení, které lze vymyslet pro urychlení hojení a dlouhodobé funkce, je pro pacienty nesmírně důležité, říká Laurencin.

Současná chirurgická léčba vyžaduje, aby ortoped vyjmul natržené ACL a nahradil jej novým vazem vyrobeným buď z autoštěpové tkáně, která je odebrána z pacientovy vlastní zdravé tkáně (obvykle z pruhu šlachy pod čéškou nebo podkolenní šlachy), nebo z aloštěpová tkáň, která se odebírá z mrtvoly. Za tímto účelem se vyvrtají otvory v místech na tibii a femuru, kde se uchycuje ACL, a nové vazivo se protáhne otvory a drží na místě pomocí šroubů. Ať už při použití autoštěpu nebo aloštěpu, léčba vyžaduje rozsáhlou dobu hojení, která se v závislosti na závažnosti natržení pohybuje od šesti měsíců do jednoho roku, během kterého může pacient nosit ortézu nebo používat berle a podstupovat fyzikální terapii. Palmer strávil poslední dva z téměř šesti měsíců rehabilitace čtyřmi až šesti hodinami silové a flexibilní práce denně s výkonnostním trenérem. To vedlo k tomu, že se na začátku fotbalového tréninkového kempu asi z 80 procent zotavil.

Několik skupin prozkoumalo vazivové lešení pomocí kolagenových vláken, hedvábí a kompozitů, ale s omezeným úspěchem. Na vazech tkáňového inženýrství se prostě neudělalo mnoho úspěšné práce, říká Robert Langer , profesor chemického a biologického inženýrství na MIT. Toto [práce Laurencinova týmu] je velmi významným objevem. Ještě jsem neviděl nikoho dělat to, co dělá s vazy.

Náhrada ACL vyvinutá Laurencinovým týmem využívá klinicky ověřený biokompatibilní polymer schválený FDA, polyL-laktid (PLLA), který se často používá v systémech pro podávání léků, biomedicínských zařízeních, kostních dlahach a stehech. Laurencinův tým používá polymer ke stabilizaci kolena, zatímco lešení podporuje regeneraci nové vazivové tkáně. Polymer je absorbovatelný materiál: jeho mechanické vlastnosti a hmotnost se časem snižují a způsobem, který umožňuje příznivou biologickou odezvu.

Konstrukce syntetického lešení umožňuje postupné rozpouštění syntetického materiálu a podporuje optimální růst vazivových buněk pro vytvoření neoligamenta, vysvětluje Laurencin. Pomocí procesu, který nazývá 3-D opletení polymerních vláken, tým výzkumníků vyrobil 3-D lešení splétáním vláken polymeru PLLA. Tato metoda umožňuje buňkám efektivně manévrovat kolem syntetického materiálu a produkovat kolagenová vlákna a čerstvé krevní cévy mnohem rychleji než současné metody. Oplétání vazu také dává struktuře pevnost.

K vyhodnocení nově bioinženýrských vazů provedl Laurencinův tým studii publikovanou v únorovém čísle 27. Proceedings of the National Academy of Sciences s použitím králíků. Studie testovala dva typy lešení: jeden nasazený buňkami z králičích ACL a jeden sestávající pouze ze syntetického materiálu. Tým chirurgicky nahradil roztržené ACL každého králíka jedním ze dvou druhů lešení pomocí stejného chirurgického postupu, který by byl použit u lidí. Každé lešení bylo navrženo tak, aby bylo o něco menší než původní králičí ACL, aby se umožnila regenerace tkáně: růst tkáně v intraartikulární nebo kloubní části a buněčný růst v části lešení připojené ke kosti.

Studie byla provedena na 32 králících vyšetřených ve 4. a 12. týdnu – na začátku a na konci klíčového období hojení. Výsledky pro nasazené lešení byly Laurencinem považovány za pozoruhodné, když říká, že do 48 hodin po operaci králíci normálně chodili. Studie uváděla kolagen a buněčnou infiltraci v implantátu po 4 týdnech a po 12 týdnech buňky na okraji skeletu vytvořily kolagenová vlákna pro vytvoření nového vazu. Kromě toho, že prokázal rychlejší, krátkodobou dobu zotavení, neoligament vykazoval dostatečnou mechanickou pevnost.

Toto je první tkáňově upravená matrice pro ACL, která demonstruje takovou podstatnou tvorbu neoligament, pokud jde o vaskularitu i tvorbu kolagenu, říká Laurencin. To poskytuje naději na schopnost regenerace ACL u lidí a doufejme, že připraví cestu pro nová léčebná paradigmata pacientů.

Ačkoli jsou Laurencinova předběžná zjištění slibná, několik králíků ve skupině s nasazenými rostlinami a téměř všichni králíci ve skupině nenasazených utrpělo přetržení vazů, možná proto, že králíci na rozdíl od lidí nedodržují plán fyzikální terapie, ani jsou zvyklí chránit své vazy. Laurencin plánuje pokračovat ve sledování králíků a provede následnou studii s většími zvířaty a nakonec i lidmi.

Pro sportovce, jako je Palmer, může být systém rozdílem mezi skvělou a průměrnou kariérou.

skrýt