Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Eksperymentalna kość dla pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów

Recommended Posts

Naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego w Kownie opracowali sztuczną kość, którą będzie można wykorzystać do leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów. Kompozyt oddaje złożoną budowę kostno-chrzęstną stawu.

Zwykle w terapii choroby zwyrodnieniowej stawów stosuje się leki przeciwbólowe i/lub przeciwzapalne. Zamiast tego Litwini proponują implant, który będzie kompensował defekty zarówno chrząstki, jak i kości.

Wielu ludzi cierpi na bolesność stawów. Większość z nich ma chorobę zwyrodnieniową stawów. Stworzenie nowych kompozytów, które mogłyby rozwiązać problem, jest trudne, bo tkanka chrzęstna odnawia się w bardzo wolnym tempie i tworzy z kością złożoną strukturę - podkreśla Simona Misevičiūtė.

Dwufunkcyjne rusztowanie zespołu z Kowna uzyskano z hydroksyapatytu, żelatyny i chitozanu. Misevičiūtė wyjaśnia, że żelatyna jest wysoce kompatybilna biologicznie, biodegradowalna i ma niskie właściwości antygenowe. Ponadto można ją na wiele sposobów modyfikować.

Jak tłumaczą Litwini, porowatą strukturę rusztowania uzyskano dzięki liofilizacji. Podczas eksperymentów mierzono m.in. wchłanianie wody przez kompozyt. Prowadzono też analizę pierwiastkową. Testy pokazały, że próbki są wysoce hydrofilne, a to bardzo dobra wiadomość.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak to się ma do obecnie stosowanych endoprotez - np. tytanowych? To ma się wstrzykiwać, czy inaczej wszczepiać niż endoprotezy? Teraz jest to bardzo skomplikowany zabieg operacyjny i bardzo ciężka dla pacjenta blisko roczna rehabilitacja. Co nowego ten wynalazek wniesie? Artykuł jest niepełny, niedokończony.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańskie specjalistki wykorzystały związki z soi, by wspomóc terapię kostniakomięsaka, nowotworu występującego głównie u dzieci i młodych dorosłych. Wyniki ich badań ukazały się w piśmie Acta Biomaterialia.
      Duet z Uniwersytetu Stanu Waszyngton wykazał, że powolne uwalnianie związków z soi z drukowanego w 3D rusztowania skutkowało spadkiem żywotności komórek nowotworowych, zmniejszeniem stanu zapalnego i wzrostem zdrowych komórek.
      Nie ma zbyt wielu badań dotyczących [wykorzystania] naturalnych związków w urządzeniach biomedycznych - podkreśla prof. Susmita Bose. [Tymczasem] stosując te naturalne leki, można korzystnie wpłynąć na ludzkie zdrowie (dzieje się tak, bo nie wywołują one skutków ubocznych albo efekty te są minimalne). Krytyczną kwestią pozostaje jednak kontrola składu.
      Leczenie kostniakomięsaka bazuje na resekcji, skojarzonej z chemioterapią okołooperacyjną. Rekonstrukcji kości towarzyszy często stan zapalny, który spowalnia zdrowienie. Dodatkowo wysokie dawki chemioterapii przed i po operacji wiążą się ze skutkami ubocznymi.
      Naukowcy próbują opracować inne metody terapii; celują głównie w okres pooperacyjny, gdy pacjenci regenerują się po uszkodzeniu kości i jednocześnie przyjmują leki hamujące wzrost nowotworu.
      W ramach najnowszego studium Bose i Naboneeta Sarkar wykorzystały druk 3D do uzyskania rusztowań (skafoldów) kostnych zawierających 3 związki z soi; porowaty skafold uzyskiwano z fosforanu wapnia. W ramach testów pozwalano, by genisteina, daidzeina i glicyteina uwalniały się do próbek zawierających komórki nowotworowe i zdrowe.
      Genisteina [PDF], daidzeina i glicyteina są izoflawonami. Izoflawony należą zaś do fitoestrogenów. Wcześniej wykazano, że hamują/utrudniają one wzrost różnych typów komórek nowotworowych i nie są przy tym toksyczne dla komórek zdrowych. Zademonstrowano także ich potencjał w zakresie poprawy stanu zdrowia kości i zapobiegania osteoporozie.
      Podczas eksperymentów in vitro wykazano, że po 11 dniach obecność genisteiny skutkowała 90% spadkiem żywotności i namnażania komórek nowotworowych (z linii MG-63). Pozostałe substancje znacząco poprawiały wzrost zdrowych komórek. Daidzeina sprzyjała np. przyczepianiu komórek oraz zwiększała żywotność i namnażanie ludzkich płodowych osteoblastów (ang. human fetal osteoblast cell, hFOB).
      Jak podkreślają Amerykanki, wykorzystanie izoflawonów sojowych w modelu zwierzęcym zmniejszyło stan zapalny.
      Studium sfinansowały Narodowe Instytuty Zdrowia. Bose i Sarkar planują bardziej szczegółowe długoterminowe badania.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Choroba zwyrodnieniowa stawów to najczęściej występujące schorzenie spośród wszystkich rodzajów zapaleń stawów. Obecnie diagnozuje się ją przede wszystkim na podstawie zdjęć rentgenowskich. Jednak naukowcy z Wydziału Medycyny University of Pittsburgh oraz Wydziału Inżynierii Carnegie Mellon University stworzyli algorytm sztucznej inteligencji, który diagnozuje to schorzenie wiele lat przed pojawieniem się objawów.
      Złotym standardem w diagnostyce choroby zwyrodnieniowej stawów jest zdjęcie rentgenowskie. Gdy stawy ulegają zniszczeniu, zmniejszają się odległości pomiędzy kośćmi. Problem w tym, że gdy możemy zauważ tę chorobę na zdjęciach, zniszczenia już się dokonały. Znacznie łatwiej jest zaś zapobiegać zniszczeniu tkanki chrzęstnej niż spowodować jej odrastanie, mówi jeden z autorów badań, profesor chirurgii ortopedycznej Kenneth Urish z Pittsburgha.
      Obecnie nie istnieje żadna metoda wykrywania choroby zwyrodnieniowej stawów na etapie, który pozwalałby na naprawienie powstałych szkód. W naszej pracy prezentujemy metodę, która pozwala na wykrycie choroby jeszcze zanim da ona objawy. Metoda ta łączy teorię optymalnego transportu masy ze statystycznym rozpoznawaniem wzorców, czytamy w pracy pod tytułem Enabling early detection of osteoarthritis from presymptomatic cartilage texture maps via transport-based learning.
      Gdy lekarze oglądają zdjęcia stawów, nie widać tam oczywistego wzorca, który od razu można zauważyć gołym okiem. Ale to nie znaczy, że taki wzorzec nie istnieje. To znaczy tylko, że nie można go dostrzec używając konwencjonalnych narzędzi, dodaje doktor Shinjini Kundu.
      To właśnie Kundu odpowiadał za trenowanie algorytmu na podstawie zdjęć kolan wykonanych za pomocą rezonansu magnetycznego, a następnie testował go na zdjęciach, pacjentów, z którymi model nie miał wcześniej do czynienia. Proces nauczania i testowania był powtarzany dziesiątki razy, za każdym razem na innej grupie osób.
      W końcu model poddano ostatecznemu testowi. Miał on do przeanalizowania zdjęcia stawów kolanowych 86 zdrowych osób, u których ani nie występowały objawy choroby zwyrodnieniowej stawów, ani nie było na zdjęciach widać zmian wskazujących na proces chorobowy. Okazało się, że algorytm z 78-procentową trafnością przewidział, u których pacjentów trzy lata później rozwinęła się choroba.
      Osiągnięcie to wskazuje, że wykrycie choroby zwyrodnieniowej stawów może być możliwe na etapie, gdzie można jej zapobiec. W przyszłości połączenie metody przedobjawowego wykrywania z nowymi terapiami pozwalającymi na jej zapobieganie może znacząco zmienić epidemiologię choroby, na walkę z którą którą amerykański system opieki zdrowotnej wydaje obecnie 16,5 miliarda dolarów rocznie. Co więcej, naszą technikę można zastosować do wcześniejszego wykrywania w badaniach obrazowych wielu innych chorób, które obecnie diagnozuje się w zaawansowanym stadium rozwoju.
      Przed tygodniem informowaliśmy o innym algorytmie, który równie dobrze jak radiolodzy potrafi diagnozować raka piersi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      System inspirowany klockami lego może usprawnić naprawę kości i tkanek miękkich. Drukowane w 3D elementy stanowią rusztowanie. Wielkość każdego z nich to ok. 15 mm3. Zgłoszone w urzędzie patentowym [modułowe] rusztowanie jest łatwe w zastosowaniu; klocki mogą być składane jak lego i budowane w niezliczonych konfiguracjach (w grę wchodzi więc dopasowanie do stopnia złożoności i wielkości danego uszkodzenia) - opowiada dr Luiz Bertassoni z Oregon Health & Science University (OHSU).
      Naukowcy podkreślają, że poskładane "mikroklatki" pozwalają na lepszą naprawę kości niż dotychczasowe metody. Obecnie chirurdzy ortopedzi naprawiają złożone złamania, implantując stabilizujące metalowe pręty i płytki. Później wykorzystują biokompatybilne rusztowania z proszkami lub pastami sprzyjającymi gojeniu.
      W nowym systemie bloczki z zagłębieniami można wypełnić niewielką ilością żelu z różnymi czynnikami wzrostu i precyzyjnie umieścić jak najbliżej miejsca, gdzie są potrzebne. Badania zademonstrowały, że w porównaniu do zastosowania tradycyjnych materiałów rusztowaniowych, umieszczenie klocków przy naprawianych kościach szczurów korzystnie wpływa na angiogenezę (powstawanie nowych naczyń).
      Technologia mikroklatek drukowanych w 3D poprawia gojenie, stymulując wzrost komórek właściwego typu w odpowiednim miejscu i czasie. W każdym z bloczków można umieścić inny czynnik wzrostu, pozwalając na bardziej precyzyjną i szybszą naprawę tkanki - wyjaśnia dr Ramesh Subbiah z OHSU.
      Modułowe rozwiązanie da się dopasować do niemal każdej przestrzeni. Naukowcy przekonują, że ich system znajdzie zastosowanie np. w przypadku kości operowanych ze względu na proces nowotworowy czy podczas wzmacniania kości żuchwy/szczęki przed wstawieniem implantów stomatologicznych.
      Zmieniając skład wykorzystanych materiałów, można by też odbudowywać tkanki miękkie. Oprócz tego akademicy zastanawiają się nad zastosowaniem metody do uzyskiwania narządów do przeszczepu (to, oczywiście, w odleglejszej przyszłości).
      Bertassoni planuje przetestować możliwości technologii w zakresie naprawy bardziej złożonych złamań kości u szczurów lub większych zwierząt.
      Szczegółowe wyniki badań ukazały się w piśmie Advanced Materials.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niewielka figurka ptaka wyrzeźbionego 13 300 lat temu na terenie dzisiejszych Chin może być pierwszym znanym przykładem oryginalnej tradycji artystycznej, mówi archeolog Zhanyang Li. Badania figurki ujawniły, jak bardzo wyjątkowy jest to zabytek i jak rozwiniętą techniką posługiwał się artysta. Równie niezwykłe są okoliczności jej znalezienia.
      W 1958 roku, zanim jeszcze archeolodzy zdali sobie sprawę, jakie skarby kryje Lingjin, robotnicy kopali tam studnię. Całą wykopaną ziemię zgromadzili obok. W 2005 roku na stos ziemi trafił archeolog Zhanyang Li i jego zespół z Uniwersytetu Szantung. Okazało się, że archeolodzy mieli niezwykłe szczęście. Zwykle po kopaniu studni materiał archeologiczny jest bardzo mocno przemieszany. Tym razem okazało się, że studnię kopano w miejscu, gdzie od paleolitu ludzie nie pozostawili po sobie żadnych artefaktów. W stosie odkryto jedynie ostrza z rogowca oraz ceramikę, bardzo podobne do wyrobów, jakie znaleziono w Lingjing w czasie dobrze datowanych wykopalisk w warstwie sprzed 14–13 tysięcy lat. Artefakty były przemieszane z węglem drzewnym i spalonymi zwierzęcymi kośćmi, które metodą radiowęglową datowano na 13 300 lat temu.
      Ludzie rozwijają sztukę od dziesiątków tysięcy lat. Najstarsze znane rzeźby, przedstawiające ludzi i zwierzęta, liczą sobie około 40 000 lat i wykonano je z kości mamuta. Nie wiemy jednak, czy pomysł rzeźbienia trójwymiarowych figur pojawił się w wielu miejscach niezależnie, czy też pierwsze rzeźby powstały w jednym miejscu i stamtąd sztuka rozprzestrzeniła się po świecie.
      Zhengyang Li i jego zespół uważają, że ptak z Lingjiang może wskazywać, iż ludzie we wschodniej Azji samodzielnie opracowali własną technikę artystyczną. Figurka jest bowiem wykonana w innym stylu i za pomocą innych technik, niż wszystkie inne rzeźby znalezione dotychczas w Europie czy Azji.
      W czasie gdy powstał ptaszek z Lingjing ludzie na całym świecie rzeźbili ptaki. Jednak zwykle są to ptaki drapieżne, a nie śpiewające, a ponadto żadna ze znanych nam rzeźb nie posiada postumentu, który pozwala stać jej prosto.
      Również materiał wskazuje na unikatową tradycję. Większość paleolitycznych rzeźb wykonano w kości słoniowej. Jednak artysta z Lingjing wykorzystał spaloną, sczerniałą kość, prawdopodobnie kość kończyny mamuta. Jednak, co jeszcze bardziej interesujące, wszystko wskazuje na to, że kość poddano specjalnej obróbce cieplnej.
      Jeśli wrzucimy kość do ognia lub będziemy ją trzymali nad otwartym ogniem, to prawdopodobnie popęka, skurczy się i wygnie. Jeśli jednak będziemy ją wygrzewali w niskiej temperaturze przez odpowiedni czas i nie dopuścimy do tego procesu tlenu, to kość będzie wyglądała tak, jak ta, z której wyrzeźbiono ptaszka z Lingjin. Kość stanie się czarna, ale jej struktura nie zostanie uszkodzona. Uzyskanie takiego efektu wymaga specjalistycznej wiedzy. A to z kolei wskazuje, że gdy przed 13 300 lat powstawała rzeźba, jej twórca posługiwał się dobrze poznanymi technikami, które były dobrze zintegrowane z lokalną kulturą.
      Analiza rzeźby wykonana za pomocą tomografu komputerowego wskazuje, że artysta posłużył się wieloma różnymi technikami. Po przygotowaniu w ogniu kość została wygładzona za pomocą kamienia. Następnie za pomocą jakiegoś rodzaju kamiennego dłuta rzeźbie nadano ogólny kształt. Później artysta wykorzystał kamienne skrobaki do wygładzenia powierzchni i uzyskania ostatecznego kształtu rzeźby. W końcu za pomocą ostrego narzędzia zaznaczył oczy i dziób ptaka. Na figurce zauważono też nachodzące na siebie otarcia biegnące w różnych kierunkach. Takich śladów można by się spodziewać, gdyby np. figurka była przez długi czas noszona w skórzanej torbie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W bursztynie z Dominikany sprzed 15-20 mln lat zachował się fragment lewej przedniej kończyny jaszczurki z rodzaju Anolis. Choć pod mikroskopem widać każdy szczegół rzadkiej skamieniałości, badacze z Uniwersytetu w Bonn podkreślają, że idealny, bliski oryginałowi stan to tylko pozory, gdyż kość w dużej mierze została chemicznie przekształcona. Ze względu na bardzo dużą wartość kręgowce w bursztynie nie były nigdy badane za pomocą metod analitycznych, co oznacza, że dotąd skład tkanki kostnej w bursztynie pozostawał nieznany.
      Wyniki badań, które ukazały się w piśmie PLoS ONE, zapewniają ważne wskazówki co do przebiegu fosylizacji.
      Bursztyn jest uznawany za doskonały środek konserwujący. Naukowcy z Uniwersytetu w Bonn zbadali niezwykłe znalezisko z Dominikany - drobną kończynę przednią jaszczurki z rodzaju Anolis, zamkniętą w bursztynie o wielkości zaledwie ok. 2 cm3. Warto dodać, że anolisy nadal współcześnie występują.
      Na co dzień okaz znajduje się w Staatliches Museum für Naturkunde Stuttgart. Opisywane studium stanowi część wspólnego projektu Uniwersytetu w Bonn i Niemieckiej Fundacji Badawczej, który ma przybliżyć przebieg procesu fosylizacji za pomocą metod eksperymentalnych i analitycznych.
      Inkluzje kręgowców w bursztynie są bardzo rzadkie. Większość stanowią skamieniałości owadów - opowiada doktorant Jonas Barthel.
      Pazury i palce jaszczurki są doskonale widoczne. Wygląda to tak, jakby kropla żywicy dopiero na nie opadła.
      Skany mikrotomograficzne wykonane w Instytucie Geonauk pokazały 2 złamania. Wygląd pierwszego wskazuje, że jaszczurka została prawdopodobnie zraniona przez drapieżnika. Do drugiego doszło już po zatopieniu w żywicy; występuje ono bowiem dokładnie w miejscu drobnego pęknięcia bursztynu.
      Analiza niewielkiego wycinka za pomocą spektroskopii Ramana ujawniła stan tkanki kostnej. W wyniku penetracji fluoru hydroksyapatyt (HAp) uległ transformacji do fluoroapatytu (FAp). To zaskakujące, gdyż zakładaliśmy, że otaczający bursztyn w dużej mierze chroni skamieniałość przed wpływami środowiskowymi. Możliwe jednak, że drobne pęknięcie sprzyjało przekształceniom chemicznym, bo przedostawały się przez nie roztwory bogate w minerały. Choć na tym etapie badań źródło F pozostaje raczej spekulatywne, wyniki analiz spektrometrii mas jonów wtórnych z analizatorem czasu przelotu (TOF-SIMS) sugerują, że były nim allochtony.
      Dodatkowo spektroskopia pokazała, że kolagen uległ degradacji. Utworzyła się też niezidentyfikowana faza węglanowa.
      Naukowcy tłumaczą, że zwykle bursztyn jest uznawany za dobry środek konserwujący. Dzięki żywicy mogliśmy poznać świat owadów sprzed milionów lat. W przypadku kości jaszczurki żywica mogła jednak przyspieszyć proces rozkładu - zawarte w niej kwasy prawdopodobnie zaatakowały apatyt, wywołując zjawisko przypominające próchnicę.
      Naukowcy wyjaśniają, że w archeologicznych próbkach holoceńskich kości to mikrobiologiczną proteolizę zidentyfikowano jako podstawowy proces degradacji i utraty kolagenu. Ten szlak jest jednak nieprawdopodobny w omawianym przypadku ze względu na zawartość w żywicy antyseptycznych związków (np. niespolimeryzowanych diterpenoidów). Ekipa przypomina, że podczas wcześniejszych badań dot. zachowania aminokwasów owadów z bursztynu w próbkach bursztynów z Dominikany, w odróżnieniu od innych złóż, nie udało się wykryć jakichkolwiek ich pozostałości. To wskazuje na środowisko degradujące białka. Odtwarzając przebieg zdarzeń, Niemcy dodają, że nie można jednak wykluczyć, że lotne związki z żywicy, takie jak mono- i seskwiterpenoidy, przereagowały z macierzą kolagenową już w momencie uwięzienia jaszczurki (np. w trakcie procesów wczesnej polimeryzacji i zestalania). Ponieważ niektóre mono- i seskwiterpenoidy hamują enzymy, mogło się to przyczynić do skądinąd świetnego zakonserwowania tkanek miękkich w bursztynie.
      Choć na tym etapie dokładny mechanizm "fluoryzacji" kości nie został jeszcze poznany, należy odnotować, że obecność macierzy żywicznej (tworzącej później kopal i bursztyn) niekoniecznie hamuje wymianę chemiczną między skamieniałością a środowiskiem bursztynu. Dlatego skamieniałe inkluzje kręgowców w bursztynie powinny być postrzegane jako rezultat złożonych procesów transportu i reakcji, w tym interakcji tkanki kostnej z 1) zewnętrznymi pierwiastkami i związkami, także roztworami wodnymi, 2) płynami ustrojowymi samej skamieniałości oraz 3) wysoce reaktywnymi związkami żywicy.
      Ponieważ to pierwsze szczegółowe badanie materiału kostnego z bursztynu, przyszłe analizy inkluzji kręgowców w bursztynach z innych złóż pokażą, który z powyższych procesów dominuje i czy jest nadal szansa na znalezienie nietkniętych makromolekuł w bursztynowych skamieniałościach.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...