บทความอายุยืน

นักวิทยาศาสตร์ปลูกกระดูกอ่อนข้อเข่าได้สำเร็จด้วยโครงนั่งร้านเส้นใยนาโนและกระแสไฟฟ้า

นักวิทยาศาสตร์ปลูกกระดูกอ่อนข้อเข่าได้สำเร็จด้วยโครงนั่งร้านเส้นใยนาโนและกระแสไฟฟ้า
  • วิศวกรชีวภาพสร้างกระดูกอ่อนบริเวณหัวเข่าของกระต่ายขึ้นมาใหม่ ซึ่งอาจรักษาข้อต่อได้หากผลลัพธ์จากมนุษย์ 

  • การรักษาที่ดีที่สุดสำหรับกระดูกอ่อนข้อที่สูญเสียไปคือการลองเปลี่ยนกระดูกอ่อนที่เสียหายด้วยชิ้นส่วนที่มีสุขภาพดีที่นำมาจากส่วนอื่นในร่างกายหรือจากผู้บริจาค แต่กระดูกอ่อนที่แข็งแรงนั้นมีจำกัด

  • ขณะนี้ นักวิจัยพยายามที่จะสร้างกระดูกอ่อนในข้อต่อขึ้นมาใหม่ และพวกเขาได้ค้นพบว่าสัญญาณไฟฟ้าเป็นกุญแจสำคัญในการเจริญเติบโตตามปกติ 

  • พวกเขาออกแบบโครงเนื้อเยื่อที่ทำจากเส้นใยนาโนซึ่งมีคุณสมบัติที่เรียกว่าไฟฟ้าเพียโซ piezoelectricity เป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่ในร่างกายมนุษย์เช่นกัน กระดูก กระดูกอ่อน คอลลาเจน dna และโปรตีนต่างๆ มีการตอบสนองแบบเพียโซอิเล็กทริก

  • เมื่อโครงนั่งร้านถูกบีบ (เช่นเดียวกับการเคลื่อนไหวข้อต่อปกติ) จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย กระตุ้นให้เซลล์ตั้งรกรากและเติบโตเป็นกระดูกอ่อน

  • ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการทดสอบโครงที่หัวเข่าของกระต่ายที่ได้รับบาดเจ็บ โดยพบว่ากระดูกอ่อนสามารถกลับมาเติบโตได้ตามปกติ

บทความนี้ถูกโพสต์บน eurekalert.org: [อาจแก้ไขเนื้อหาหรือความยาว]

นักชีววิศวกรของ uconn ประสบความสำเร็จในการปลูกกระดูกอ่อนในหัวเข่าของกระต่ายขึ้นมาใหม่ ซึ่งเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มในการรักษาข้อต่อในมนุษย์ พวกเขารายงานใน science translational medicine ฉบับวันที่ 12 มกราคม

โดยปกติแล้วแผ่นเบาะกระดูกอ่อน [ข้อต่อของเรา] แต่อาการบาดเจ็บหรืออายุก็สามารถสึกหรอได้ เมื่อกระดูกอ่อนเสื่อมลง กระดูกจะเริ่มกระทบกับกระดูก และกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตประจำวัน เช่น การเดิน ก็จะเจ็บปวดอย่างมาก

การรักษาที่ดีที่สุดคือพยายามทดแทนกระดูกอ่อนที่เสียหายด้วยชิ้นส่วนที่มีสุขภาพดีที่นำมาจากส่วนอื่นในร่างกายหรือจากผู้บริจาค แต่กระดูกอ่อนที่แข็งแรงนั้นมีจำกัด หากเป็นของคุณเอง การย้ายปลูกอาจทำให้สถานที่ที่ถูกพรากมาได้รับบาดเจ็บ ถ้ามาจากคนอื่น ระบบภูมิคุ้มกันของคุณก็มีแนวโน้มที่จะปฏิเสธมัน

การรักษาที่ดีที่สุดที่เป็นไปได้คือการปลูกกระดูกอ่อนที่แข็งแรงขึ้นใหม่ในข้อต่อที่เสียหาย นักวิจัยบางคนได้พยายามขยายปัจจัยการเจริญเติบโตทางเคมีเพื่อกระตุ้นให้ร่างกายสร้างกระดูกอ่อนขึ้นมาเอง ความพยายามอื่นๆ อาศัยโครงที่วิศวกรรมชีวภาพเพื่อให้ร่างกายมีต้นแบบสำหรับเนื้อเยื่อสด แต่วิธีการเหล่านี้ทั้งสองวิธีไม่ได้ผลแม้จะใช้ร่วมกันก็ตาม

“กระดูกอ่อนที่งอกใหม่ไม่ทำงานเหมือนกระดูกอ่อนพื้นเมือง มันแตกหักภายใต้ความเครียดปกติของข้อต่อ” Thanh Nguyen วิศวกรชีวภาพของ UConn กล่าว

ห้องปฏิบัติการของ nguyen ยังดำเนินการเกี่ยวกับการฟื้นฟูกระดูกอ่อนอีกด้วย และพวกเขาได้ค้นพบว่าสัญญาณไฟฟ้าเป็นกุญแจสำคัญในการเจริญเติบโตตามปกติ พวกเขาออกแบบโครงเนื้อเยื่อที่ทำจากเส้นใยนาโนของกรดโพลี-แอลแลคติค (plla) ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งมักใช้ในการเย็บแผลผ่าตัด วัสดุนาโนมีคุณสมบัติเรียบร้อยที่เรียกว่าไฟฟ้าเพียโซ เมื่อถูกบีบจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าระเบิดเล็กน้อย การเคลื่อนไหวของข้อต่อเป็นประจำ เช่น คนเดิน อาจทำให้โครง plla สร้างสนามไฟฟ้าที่อ่อนแอแต่มั่นคง ซึ่งกระตุ้นให้เซลล์ตั้งรกรากและเติบโตเป็นกระดูกอ่อน ไม่จำเป็นต้องมีปัจจัยการเจริญเติบโตภายนอกหรือสเต็มเซลล์ (ซึ่งอาจเป็นพิษหรือเสี่ยงต่อเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์ที่ไม่พึงประสงค์) และที่สำคัญคือ กระดูกอ่อนที่โตขึ้นนั้นมีความแข็งแรงทางกลไก

ทีมงานเพิ่งทดสอบโครงนั่งร้านที่หัวเข่าของกระต่ายที่ได้รับบาดเจ็บ กระต่ายได้รับอนุญาตให้กระโดดบนลู่วิ่งเพื่อออกกำลังกายหลังจากปลูกนั่งร้านแล้ว และตามที่คาดไว้ กระดูกอ่อนก็กลับมาเติบโตตามปกติ "พลังพายโซอิเล็กทริกเป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่ในร่างกายมนุษย์เช่นกัน กระดูก กระดูกอ่อน คอลลาเจน dna และโปรตีนต่างๆ มีการตอบสนองแบบเพียโซอิเล็กทริก วิธีการรักษากระดูกอ่อนของเรานั้นมีการแปลผลทางการแพทย์อย่างมาก และเราจะพิจารณากลไกการรักษาที่เกี่ยวข้องกัน" กล่าว ดร. หยาง หลิว นักวิจัยหลังปริญญาเอกในกลุ่มของเหงียน และเป็นผู้เขียนหลักของผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์

ผลลัพธ์น่าตื่นเต้น แต่เหงียนกลับระมัดระวัง

“นี่เป็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง แต่เราจำเป็นต้องทดสอบสิ่งนี้ในสัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่า” สัตว์ที่มีขนาดและน้ำหนักใกล้เคียงกับมนุษย์ Nguyen กล่าว ห้องทดลองของเขาต้องการสังเกตสัตว์ที่ได้รับการรักษาเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปี หรืออาจจะสองปี เพื่อให้แน่ใจว่ากระดูกอ่อนมีความทนทาน และการทดสอบโครง PLLA ในสัตว์ที่มีอายุมากก็เหมาะสมเช่นกัน โรคข้ออักเสบมักเป็นโรคในวัยชราของมนุษย์ สัตว์อายุน้อยสามารถรักษาได้ง่ายกว่าสัตว์เก่า หากโครงเพียโซอิเล็กทริกช่วยให้สัตว์สูงวัยรักษาได้เช่นกัน ก็อาจเป็นความก้าวหน้าทางวิศวกรรมชีวภาพอย่างแท้จริง 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า