211service.com
Gescheurd kraakbeen regenereren
Een nieuw biomateriaal ontwikkeld door Cartilix , een biotech-startup gevestigd in Foster City, CA, zou het slagingspercentage van knie-kraakbeenhersteloperaties drastisch kunnen verbeteren, waardoor de procedure toegankelijker wordt voor patiënten met slechte knieën. Het nieuwe materiaal, ChonDux genaamd, bestaat uit een polymeer hydrogel dat, wanneer het tijdens de operatie in de knie wordt geïnjecteerd, de regeneratie van kraakbeen begeleidt door herstelcellen in het lichaam te stimuleren.
Knievuller: Een door Cartilix ontwikkeld biomateriaal, ChonDux genaamd, zou de huidige microfractuuroperaties kunnen verbeteren die gericht zijn op het herstellen van beschadigd kniekraakbeen. Tijdens de procedure brengt de chirurg een bioadhesief (weergegeven in blauw) aan op de holte waar het kraakbeen ontbreekt. Kleine gaatjes (rood) worden vervolgens in het bot naast de holte geboord en opgevuld met hydrogel (golvende lijnen). UVA-licht wordt op het materiaal geschenen, waardoor het polymeer uit een stroperige vloeistof uithardt tot een gel (gearceerde lijnen).
De minimaal invasieve knieoperatie die bekend staat als microfractuur, waarbij een chirurg gaten in de knie boort om de regeneratie van kraakbeen dat verloren is gegaan door slijtage te stimuleren, is de laatste jaren steeds populairder geworden onder atleten. Een aantal professionele basketbalspelers, waaronder Greg Oden van de Portland Trail Blazers en Amare Stoudemire van de Phoenix Suns, hebben de procedure ondergaan, wat heeft bijgedragen aan de stijgende populariteit. Het slagingspercentage van de procedure varieert echter enorm, zegt Norman Marcus , een orthopedisch chirurg aan het Virginia Cartilage Institute, in Springfield, VA. Bij jonge atleten met kleine defecten in hun kniekraakbeen werkt microfractuur tot 75 procent van de tijd. Bij oudere patiënten daalt dat aantal echter tot 50 procent, zegt Marcus.
Marcus, die chief medical officer is bij Cartilix, en zijn collega's hopen de procedure te verbeteren en toegankelijker te maken voor de grotere populatie babyboomers. Naarmate mensen ouder worden, worden velen gedwongen hun fysieke activiteiten in te perken vanwege pijnlijke, gezwollen gewrichten die worden veroorzaakt door de verslechtering van het kraakbeen in de knie die gepaard gaat met de leeftijd of als gevolg van herhaalde stress of letsel. Marcus hoopt deze patiënten te kunnen behandelen voordat ze volledige artrose krijgen. Het doel is om die grote populatie te identificeren die hun hele leven actief wil zijn, zegt hij.
Tijdens een microfractuur gebruikt een chirurg een speciale priem om een reeks kleine gaatjes in het bot te boren onder het gebied met ontbrekend kraakbeen. Beenmerg met stamcellen sijpelt in het beschadigde gebied en vormt een stolsel. Het stolsel maakt stamcellen vrij, die differentiëren tot kraakbeencellen en geleidelijk nieuw weefsel vormen. Omdat het nieuwe weefsel echter littekenkraakbeen is en geen echt kraakbeen, heeft het mogelijk niet dezelfde duurzaamheid en sterkte als het oorspronkelijke weefsel, wat waarschijnlijk bijdraagt aan het hoge percentage mislukkingen van microfracturen.
ChonDux bestaat uit een hydrogel gemaakt van polyethyleenglycol – een polymeer dat vaak wordt gebruikt in een verscheidenheid aan medische producten – en een bioadhesief om de hydrogel op zijn plaats te houden na injectie. Eerst bedekt de chirurg de binnenkant van de holte waar het kraakbeen ontbreekt met het bioadhesief en boort vervolgens, zoals bij microfractuur, kleine gaatjes in het bot naast de holte. Vervolgens vult de chirurg de lege ruimte met de hydrogel en schijnt UVA-licht op het materiaal, waardoor het polymeer uit een stroperige vloeistof uithardt tot een gel. Het bloedstolsel dat zich uit de microfractuur vormt, komt dan vast te zitten in de hydrogel.
Een van de grootste problemen bij het verplanten van biomaterialen is dat het meestal waterige materiaal in een zeer gladde ruimte blijft plakken, zegt Jennifer Elisseff , een biomedisch ingenieur aan de Johns Hopkins University, die ChonDux ontwikkelde en medeoprichter was van Cartilix. De lijm bestaat in dit geval uit chondroïtinesulfaat, een natuurlijk bestanddeel van kraakbeen dat chemisch is gemodificeerd om te binden aan het gezonde kraakbeen rondom het defect, evenals aan de hydrogel. Het werkt als een primer die ervoor zorgt dat verf aan de muur blijft kleven, zei Elisseeff tijdens een panel op de recente EmTech-conferentie in Cambridge, MA. De lijm voorkomt littekenvorming tussen het nieuwe en oude kraakbeen.
Elisseeff, die in 2002 lid was van TR35 van Technology Review, en haar team hebben het materiaal getest bij konijnen en geiten en hebben geconstateerd dat meer cellen uit het beenmerg vast komen te zitten in het bloedstolsel wanneer de hydrogel aanwezig is, vergeleken met microfractuur die wordt uitgevoerd zonder de gel. De onderzoekers merkten ook op dat de defecten zich sneller vullen met het biomateriaal dan zonder, en dat het nieuw gevormde weefsel meer lijkt op echt kraakbeen.
Resultaten van een kleine klinische proef in Europa zien er ook veelbelovend uit. Volgens bevindingen gepresenteerd op EmTech toonden magnetische resonantiescans van de knie zes maanden na de procedure aan dat patiënten die de hydrogel kregen meer weefsel hadden gekregen dan degenen die een traditionele microfractuur ondergingen, en ze rapporteerden minder pijn. Cartilix hoopt de gegevens van haar Europese studie in te dienen bij de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) en een grotere proef bij mensen in de Verenigde Staten te starten.
Hoewel er een aantal onderzoeken zijn naar verschillende dragers, zoals hydrogels en andere biomaterialen, die de cellen op hun plaats kunnen houden en kraakbeen kunnen laten groeien, is het opwindende aan dit werk dat dit bioadhesief de hydrogel vrij sterk op zijn plaats kan houden, waardoor het tijd krijgt om kraakbeen te laten groeien, zegt Farshid Guilak , een biomedisch ingenieur aan de Duke University School of Medicine. En omdat het biomateriaal niet voor injectie met cellen hoeft te worden geënt - een strategie die veel onderzoeksgroepen onderzoeken - kan het voor Cartilix gemakkelijker zijn om FDA-goedkeuring voor het materiaal te verkrijgen.
Elisseeff past haar biomaterialen ook aan voor andere toepassingen. Zo heeft ze onlangs een licentie gegeven voor een deel van haar technologie om Kythera Biopharmaceuticals , een bedrijf gevestigd in Calabasas, CA, dat gespecialiseerd is in cosmetische geneeskunde. Het bedrijf gebruikt de materialen van Elisseeff om door licht geactiveerde cosmetische vulstoffen te ontwikkelen die veel langer meegaan dan de momenteel op de markt zijnde vulstoffen. Deze vulstoffen, die meestal langs de zijkanten van de mond in de huid worden geïnjecteerd om rimpels veroorzaakt door veroudering te minimaliseren, hebben de neiging om een korte levensduur te hebben. Patiënten laten de procedure vaak meerdere keren per jaar herhalen.
Met onze materialen schijnen we licht over [het gebied van de huid] dat werd geïnjecteerd en verknopen de materialen zodat ze niet zo snel degraderen, zegt Elisseeff. Ze zegt dat Kythera van plan is de cosmetische fillers over een paar maanden bij patiënten te testen. De eerste pilotstudie zal plaatsvinden in Beverly Hills.