idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Polymergel als wirksame Verstärkung für verschlissene Knorpel.
Schmerzende Knie, steife Finger – Arthrose ist eine weit verbreitete, kaum zu behandelnde Gelenkerkrankung. Jetzt zeichnet sich erstmals Hoffnung ab: Amerikanische Wissenschaftler wollen verschlissene Knorpel durch Einbau eines biomimetischen Gels mechanisch verstärken. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, sollen sich dabei das Biopolymergeflecht des Knorpels und das synthetische Polymernetzwerk gegenseitig intensiv durchdringen.
Arthrose ist nicht nur eine Alterserscheinung, der schmerzhafte Gelenkverschleiß kann auch junge Menschen treffen, etwa in Folge einer Fehlstellung, eines Unfalls oder einer Überlastung durch Leistungssport, Übergewicht oder einseitige körperliche Arbeit. Ein gesunder Knorpel wirkt wie ein Polster im Gelenk. Verschleißt er, beginnen die Knochen aneinander zu reiben, das Gelenk schmerzt und kann sich verformen.
Ursache ist eine Verarmung des Knorpelgewebes an Glycosaminoglykanen, hoch negativ geladenen Polysacchariden (Vielfachzuckern), die für den Erhalt der Gewebedurchfeuchtung verantwortlich sind, indem sie Wassermoleküle binden. Bei einer beginnenden Arthrose trocknet der Knorpel aus, das „Polster“ wird immer dünner und weniger widerstandsfähig gegenüber Druckbelastungen. Eine Therapie, die Knorpel regeneriert, gibt es bisher nicht.
Forscher von der Universität Boston, dem Beth Israel Deaconess Medical Center sowie dem Boston Children’s Hospital (Boston, USA) wollen das jetzt ändern: Der Einbau eines zweiten polymeren Netzwerks, das die benötigten geladenen Gruppen mitbringt, soll verschlissene Knorpel wieder aufpolstern und deren mechanische Stabilität wieder herstellen. Dabei sollen nicht nur einzelne beschädigte Stellen „ausgeflickt“, sondern das gesamte Gewebe verstärkt werden. Das degenerierte Gewebe soll dazu mit Monomeren infiltriert werden, die dann an Ort und Stelle unter Lichteinwirkung polymerisiert werden.
Das Team um Mark W. Grinstaff wählte als Monomere Zwitterionen (Ionen mit positiv sowie negativ geladenen Gruppen) auf Basis von Phosphorylcholin, einem Molekül, das für seine Biokompatibilität bekannt ist. Diese Monomere können das Biopolymer der Knorpel gut durchdringen. Weitere Reagenzien sorgen für die Quervernetzung des synthetischen Polymers und den Start der Polymerisation, sobald mit grünem Laserlicht bestrahlt wird. So entsteht ein Gel, dessen Polymerketten intensiv mit den Polymerketten des Knorpel verflochten sind. Das Gel bindet gut Wasser, sodass die Wasserbeladung des behandelten Knorpels unter Belastung länger aufrecht erhalten werden kann.
Kompressionstests mit enzymatisch degradierten Rinderknorpeln zeigten, dass das Gel dem Knorpel seine ursprüngliche mechanische Stabilität wiedergeben kann. Dabei lagert sich das Gel bevorzugt an Stellen ein, die besonders angegriffen sind. Eine simulierte beschleunigte Abnutzung ergab, dass sich auch gesundes Knorpelgewebe wirksam vor Verschleiß schützen lässt. Der neue Ansatz scheint daher vielversprechend als Behandlungsmethode bei Arthrose in einem frühen Stadium.
Angewandte Chemie: Presseinfo 04/2016
Autor: Mark W. Grinstaff, Boston University (USA), http://www.bu.edu/bme/people/primary/grinstaff/
Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201511767
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.
(c) Wiley-VCH
None
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Studierende, Wissenschaftler
Chemie, Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
(c) Wiley-VCH
None
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
