Uma cartilagem sintética pode ser forte o suficiente para a substituição do joelho – Naturopathic Doctor News and Review

22/07/2020 Off Por juliana Costa
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Node Smith, ND

A fina e escorregadia camada de cartilagem entre os ossos do joelho é uma coisa mágica: forte o suficiente para suportar o peso de uma pessoa, mas suave e flexível o suficiente para amortecer a articulação contra impactos, durante décadas de uso repetido. Essa combinação de macio e forte tem sido difícil de reproduzir em laboratório. Mas agora, os pesquisadores da Duke University dizem que criaram um gel experimental que é o primeiro a combinar a força e a durabilidade da coisa real.

O material pode parecer um primo distante da gelatina – o que é -, mas é incrivelmente forte

O material pode parecer um primo distante da gelatina – o que é -, mas é incrivelmente forte. É 60% de água, mas um único disco de um quarto de tamanho pode suportar o peso de um kettlebell de 100 libras sem rasgar ou perder sua forma.

Seus desenvolvedores dizem que é o primeiro hidrogel – materiais feitos de polímeros absorventes de água – capazes de suportar puxões e cargas pesadas, além da cartilagem humana, sem se desgastarem com o tempo.

Primeiro hidrogel capaz de suportar puxões e cargas pesadas, além da cartilagem humana, sem se desgastar com o tempo

Liderada pelos cientistas de química e materiais da Duke, Ben Wiley e Ken Gall, a pesquisa poderia um dia oferecer às pessoas com problemas no joelho um substituto para a cartilagem danificada e uma alternativa às 600.000 cirurgias de substituição do joelho realizadas nos EUA a cada ano.

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Um tecido macio de borracha que cobre as extremidades dos ossos e permite que eles deslizem suavemente um contra o outro, a cartilagem ajuda a absorver uma enorme quantidade de força a cada passo – normalmente entre duas e três vezes o seu peso corporal.

No entanto, a cartilagem também tem capacidade limitada de curar e se reparar. Uma vez usado por idade, uso excessivo ou trauma, é difícil de tratar, disse Gall, professor de engenharia mecânica e ciência de materiais da Duke.

Pacientes que desejam evitar ou adiar uma substituição do joelho que pode durar apenas 20 anos, a cartilagem artificial pode ajudar

Para pacientes que desejam evitar ou adiar uma substituição do joelho que pode durar apenas 20 anos, a cartilagem artificial pode ajudar. Os hidrogéis têm sido explorados para uso como substituto da cartilagem desde a década de 1970 e são usados ​​em lentes de contato gelatinosas e fraldas descartáveis. Os pesquisadores são atraídos por esses materiais por causa de suas propriedades escorregadias e absorventes de choque e porque não danificam as células próximas. Mas até agora eles se mostraram fracos demais para serem usados ​​em articulações de carga como o joelho.

A equipe da Duke decidiu mudar isso. “Decidimos fazer o primeiro hidrogel que possui as propriedades mecânicas da cartilagem”, disse Wiley, professor de química da Duke.

Novo hidrogel consiste em duas redes de polímeros entrelaçados

O novo hidrogel consiste em duas redes poliméricas entrelaçadas: uma feita de fios elásticos tipo espaguete e a outra mais rígida e semelhante a uma cesta, com cargas negativas ao longo de seu comprimento. Estes são reforçados com um terceiro ingrediente, uma malha de fibras de celulose.

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Quando o gel é esticado, as fibras de celulose resistem à tração e ajudam a manter o material unido. E quando é espremida, as cargas negativas ao longo das cadeias rígidas de polímero se repelem e grudam na água, ajudando-a a retornar à sua forma original.

“Somente essa combinação dos três componentes é flexível e rígida e, portanto, forte”, disse o co-autor Feichen Yang, que obteve um PhD em química no laboratório de Wiley.

Quando os pesquisadores compararam o material resultante a outros hidrogéis, o deles era o único que era tão forte quanto a cartilagem, tanto no esmagamento quanto no alongamento.

Em um experimento, a equipe o submeteu a 100.000 ciclos de tração repetida, e o material continha apenas o titânio poroso usado para implantes ósseos, “o que excedeu nossas expectativas iniciais”, disse o co-autor William Koshut, estudante de doutorado em o laboratório Gall.

Eles também esfregaram o novo material contra a cartilagem natural um milhão de vezes. Eles descobriram que sua superfície autolubrificante lisa e escorregadia é tão resistente ao desgaste quanto o real e quatro vezes mais resistente ao desgaste do que os implantes de cartilagem sintética atualmente aprovados pela FDA para uso no dedão do pé.

Mover o material do laboratório para a clínica levaria mais três anos, pelo menos, disse Wiley. Testes de segurança iniciais sugerem que o material não é tóxico para células cultivadas em laboratório. O próximo passo é projetar um implante que eles possam testar em ovelhas.

Eventualmente, a pesquisa poderia oferecer novas opções para pessoas com dor no joelho

Mas a equipe diz que, eventualmente, a pesquisa pode oferecer novas opções para pessoas com dor no joelho e levá-las a fazer o que amam sem os longos tempos de recuperação e a vida útil limitada associada ao reparo da cartilagem ou à cirurgia de substituição do joelho.

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Este trabalho foi financiado pela Sparta Biomedical, uma bolsa Paul M. Gross, uma bolsa Marcus Hobbes e a Facilidade de Materiais Compartilhados da Duke.

1. Feichen Yang, Jiacheng Zhao, William J. Koshut, John Watt, Jonathan C. Riboh, Ken Gall, Benjamin J. Wiley. Um composto de hidrogel sintético com comportamento mecânico e durabilidade da cartilagem. Materiais Funcionais Avançados, 2020; 2003451 DOI: 10.1002 / adfm.202003451


Node Smith, ND, é médico naturopata em Humboldt, Saskatchewan, editor associado e diretor de educação continuada da NDNR. Sua missão é servir relacionamentos que apóiam o processo de transformação e que, finalmente, levam a pessoas, empresas e comunidades mais saudáveis. Suas principais ferramentas terapêuticas incluem aconselhamento, homeopatia, dieta e uso de água fria combinada com exercícios. Nó considera a saúde um reflexo dos relacionamentos que uma pessoa ou empresa tem consigo mesma, com Deus e com os que estão à sua volta. Para curar doenças e curar, esses relacionamentos devem ser considerados especificamente. Node trabalhou intimamente com muitos grupos e organizações da profissão naturopata e ajudou a fundar a Associação para Revitalização Naturopática (ANR), sem fins lucrativos, que trabalha para promover e facilitar a educação experiencial em vitalismo.

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