211service.com
Herstel van beschadigde knieën
Carson Palmer, de beginnende quarterback van de Cincinnati Bengals, was een NFL MVP-mededinger in 2005 totdat hij een scheur opliep in zijn voorste kruisband, de belangrijkste ondersteunende structuur van de knie, die vaak geblesseerd is bij sport. Chirurgische reconstructie is meestal vereist om het ligament te herstellen, maar de huidige methoden blijven een aanzienlijke hersteltijd vergen, waarbij een patiënt een verlies van kracht en functie kan oplopen. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Virginia een nieuwe ACL-vervanging ontwikkeld met behulp van een 3D-polymeervezelvlechtproces. Het is het eerste synthetische steigerontwerp dat uitzonderlijke weefselregeneratie en -genezing laat zien, en het zou kunnen leiden tot een veelbelovende technologie voor het vervangen van ligamenten.
Ons doel was om de ACL te regenereren met behulp van klassieke ontwerpprincipes van techniek en materiaal met mechanische eigenschappen die de natuurlijke ACL nabootsen, zegt Cato Laurencin , de teamleider en voorzitter van de afdeling Orthopedische Chirurgie van de Universiteit van Virginia. Zijn team ontdekte dat het zijn nieuw ontwikkelde synthetische polymeersysteem met ACL-cellen kon gebruiken om het ligament te reconstrueren en neoligamentweefsel te produceren. Elke oplossing die kan worden bedacht om de genezing en de langetermijnfunctie te versnellen, is enorm belangrijk voor patiënten, zegt Laurencin.
De huidige chirurgische behandeling vereist dat een orthopedisch chirurg de gescheurde voorste kruisband verwijdert en deze vervangt door een nieuw ligament dat is gemaakt van autograftweefsel, dat wordt afgenomen van het eigen gezonde weefsel van de patiënt (meestal van een strook pees onder de knieschijf of hamstring), of van allograftweefsel, dat uit een kadaver wordt genomen. Om dit te doen, worden gaten geboord op de plaatsen op het scheenbeen en het dijbeen waar de ACL hecht, en het nieuwe ligament wordt door de gaten gehaald en op zijn plaats gehouden met schroeven. Of het nu gaat om autograft- of allograftweefsel, de behandeling vereist een uitgebreide genezingstijd variërend van, afhankelijk van de ernst van de scheur, zes maanden tot een jaar, waarin de patiënt mogelijk een beugel moet dragen of krukken moet gebruiken en fysiotherapie moet ondergaan. Palmer bracht de laatste twee van bijna zes maanden revalidatie door met vier tot zes uur kracht- en flexibiliteitswerk per dag met een prestatiecoach. Hierdoor was hij bij aanvang van het voetbaltrainingskamp voor ongeveer 80 procent hersteld.
Verschillende groepen hebben ligamentachtige steigers onderzocht met behulp van collageenvezels, zijde en composieten, maar met beperkt succes. Er is gewoon niet veel succesvol werk gedaan aan weefsel-engineering ligamenten, zegt: Robert Langer , een professor in chemische en biologische technologie aan het MIT. Dit [het werk van Laurencin's team] is een zeer belangrijke ontdekking. Ik heb nog nooit iemand zien doen wat ze doen met ligamenten.
De ACL-vervanging ontwikkeld door het team van Laurencin maakt gebruik van een klinisch bewezen, door de FDA goedgekeurd biocompatibel polymeer, polyL-lactide (PLLA), dat vaak wordt gebruikt in medicijnafgiftesystemen, biomedische apparaten, botplaten en hechtingen. Het team van Laurencin gebruikt het polymeer om de knie te stabiliseren, terwijl de steiger de regeneratie van nieuw ligamentweefsel bevordert. Het polymeer is een absorbeerbaar materiaal: zijn mechanische eigenschappen en massa verminderen met de tijd en op een manier die een gunstige biologische respons mogelijk maakt.
Het ontwerp van de synthetische steiger maakt de geleidelijke ontbinding van het synthetische materiaal mogelijk en bevordert een optimale celgroei van de ligamenten voor de vorming van een neoligament, legt Laurencin uit. Met behulp van een proces dat hij 3D-polymeervezelvlechten noemt, heeft het team van onderzoekers een 3D-steiger gefabriceerd door de vezels van het PLLA-polymeer te vlechten. Deze methode stelt cellen in staat om efficiënt rond het synthetische materiaal te manoeuvreren en collageenvezels en verse bloedvaten veel sneller te produceren dan de huidige methoden doen. Het vlechten van het ligament geeft ook de structuur kracht.
Om de nieuw ontwikkelde ligamenten te evalueren, voerde het team van Laurencin een studie uit, gepubliceerd in het nummer van 27 februari van: Proceedings van de National Academy of Sciences , met behulp van konijn onderwerpen. De studie testte twee soorten steigers: een bezaaid met cellen van de ACL's van de konijnen en een bestaande uit alleen het synthetische materiaal. Het team verving chirurgisch de gescheurde ACL van elk konijn door een van de twee soorten steigers, met behulp van dezelfde chirurgische procedure die bij mensen zou worden gebruikt. Elke scaffold was ontworpen om iets kleiner te zijn dan de originele ACL van konijnen om weefselregeneratie mogelijk te maken: weefselgroei in het intra-articulaire of gewrichtsgedeelte en celgroei in het gedeelte van de scaffold dat aan het bot is bevestigd.
De studie werd uitgevoerd met 32 konijnen die werden onderzocht op 4 en 12 weken - het begin en einde van de cruciale periode van genezing. De resultaten voor de gezaaide steiger werden opmerkelijk geacht door Laurencin, die zegt dat de konijnen binnen 48 uur na de operatie normaal rondliepen. De studie rapporteerde collageen en cellulaire infiltratie in het implantaat na 4 weken, en na 12 weken hadden de cellen aan de rand van de steiger collageenvezels gegenereerd voor de vorming van een nieuw ligament. Naast het aantonen van een snellere hersteltijd op korte termijn, vertoonde het neoligament voldoende mechanische sterkte.
Dit is de eerste weefsel-engineered matrix voor ACL die een dergelijke substantiële vorming van neoligament vertoont, zowel in termen van vasculariteit als collageenvorming, zegt Laurencin. Dit biedt hoop om de ACL bij mensen te kunnen regenereren en zal hopelijk de weg vrijmaken voor nieuwe behandelingsparadigma's van patiënten.
Hoewel de voorlopige bevindingen van Laurencin veelbelovend zijn, leden een paar konijnen in de groep zonder zaad en bijna alle konijnen in de groep zonder zaadjes aan gescheurde ligamenten, mogelijk omdat konijnen, in tegenstelling tot mensen, zich niet houden aan een schema voor fysiotherapie, noch zijn ze gewend om hun ligamenten te beschermen. Laurencin is van plan de konijnen te blijven volgen en zal een vervolgonderzoek doen met grotere dieren en uiteindelijk met mensen.
Voor atleten als Palmer kan het systeem het verschil zijn tussen een geweldige en een middelmatige carrière.