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pte20220114001 Forschung/Entwicklung, Medizin/Wellness

Stromstöße lassen neuen Knorpel wachsen

Arthrose-Therapie von UConn-forschern funktioniert dank Piezoeffekt schon bei Kaninchen


Neues Grundgerüst für die Knorpelbildung (Foto: Thanh Nguyen, uconn.edu)
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 der University of Connecticut (UConn) http://uconn.edu entwickelt. Diese weitverbreitete Krankheit, an der nicht nur Ältere leiden, wird durch den Verschleiß von Knorpeln in den Gelenken ausgelöst. Die Folge: Weil der Puffer zwischen den Knochen fehlt, scheuern diese aneinander, was sehr schmerzhaft ist.

Alte Therapien wenig wirksam

Die bisher eingesetzten Therapien wie Einhalten bestimmter Diäten oder Knorpeltransplantationen sind nicht sonderlich wirksam. Transplantationen von Eigenknorpeln hinterlassen an anderer Stelle des Körpers Schäden, Fremdknorpel werden 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 Knorpel wachsen

Nguyen und sein Team haben ein Gerüst aus Poly-L-Milchsäure-Nanofasern entworfen. Das ist ein biologisch abbaubares Polymer, das das menschliche Abwehrsystem nicht als Fremdkörper erkennt und abstößt. Dieses Material ist piezoelektrisch, es wandelt Druckbelastungen also 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 laut den Forschern genauso robust wie der ursprüngliche. Die Bioingenieure haben das Gerüst in das Kniegelenk eines Kaninchens implantiert 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.



(Ende)
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