Stromstöße lassen neuen Knorpel wachsen
Arthrose-Therapie von UConn-forschern funktioniert dank Piezoeffekt schon bei Kaninchen
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Neues Grundgerüst für die Knorpelbildung (Foto: Thanh Nguyen, uconn.edu) |
Storrs (pte001/14.01.2022/06:00)
Eine neue Therapie zur Behandlung von Arthrose haben Forscher an der University of Connecticut https://uconn.edu/ (UConn) in Storrs entwickelt. Diese weit verbreitete Krankheit, an der nicht nur Ältere leiden, wird durch den Verschleiß von Knorpel in den Gelenken ausgelöst. Die Folge: Weil der Puffer zwischen den Knochen fehlt, scheuern diese aneinander, was sehr schmerzhaft ist.
Bisherige Therapien sind wenig wirksam
Die bisher eingesetzten Therapien wie Einhalten bestimmter Diäten oder Knorpeltransplantationen sind nicht sonderlich wirksam. Transplantationen von Eigenknorpel hinterlassen an anderer Stelle des Körpers Schäden, Fremdknorpel wird meist abgestoßen und die Zucht von passendem Knorpel im Reagenzglas ist noch nicht ausgereift.
Am besten wäre es, wenn man Knorpel im beschädigten Gelenk selbst nachwachsen lassen könnte. Einige Forscher haben versucht, den Körper mit Wachstumsfaktoren dazu zu bringen, neuen Knorpel zu bilden. Das klappt zwar, doch der "nachgewachsene Knorpel verhält sich nicht wie der ursprüngliche Knorpel", sagt UConn-Bioingenieur Thanh Nguyen. "Er bricht bei ganz normalen Belastungen."
Piezoeffekt lässt robusten Knorpel wachsen
Nguyen und sein Team wählten einen anderen Weg. Sie entwarfen ein Gerüst aus Poly-L-Milchsäure-Nanofasern, einem biologisch abbaubaren Polymer, das das menschliche Abwehrsystem, nicht als Fremdkörper erkennt und abstößt. Dieses Material ist piezoelektrisch, das heißt, es wandelt Druckbelastungen in kleine Stromstöße um. Wenn es beispielsweise in ein Kniegelenk implantiert wird, regen sie die verbliebenen Knorpelzellen bei jedem Schritt an, sich zu vermehren. Der schützende Knorpel wächst nach, die Bewegungsschmerzen verschwinden mit der Zeit. Der so nachwachsende Knorpel ist genauso robust wie der ursprüngliche.
Jetzt kommen Tests mit größeren Tieren
Die Bioingenieure implantierten das Gerüst in das Kniegelenk eines Kaninchens und brachten das Tier dazu, auf einem Laufband zu trainieren. Tatsächlich wuchs robuster Knorpel nach.
"Piezoelektrizität ist ein physikalisches Phänomen, das auch im menschlichen Körper existiert", so Yang Liu, Postdoktorand in Nguyens Gruppe. "Knochen, Knorpel, Kollagen, DNA und verschiedene Proteine haben piezoelektrische Eigenschaften. Das war unser Vorbild." Als nächstes stehen Versuche mit größeren Tieren an, deren Gewicht dem des Menschen ähnelt.
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